自由能

摘要： 严重急性呼吸综合征冠状病毒2(severe scute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2)的刺突糖蛋白(spike glycoprotein,S protein)通过其受体结构域(receptor binding domain,RBD)识别并结合宿主细胞表面受体血管紧张素转换酶2(angiotensin-converting enzyme 2,ACE2),但S蛋白的突变对其与受体相互作用的影响尚不清楚。本研究通过S蛋白与ACE2的分子对接和蛋白质结合分析发现,相比野生型,501Y和B.1.617谱系与ACE2的结合更稳定,其中501Y.V1突变体与ACE2的结合最稳定;结合界面上RBD中18%的氨基酸突变可以增强S蛋白与受体结合的稳定性。S蛋白突变体与受体的结合信息将对中和抗体和疫苗的设计有所助益。

摘要： 高分子单链自由能表达式对于推导及理解高分子尺寸对聚合度的标度依赖关系至关重要,本文提供了一个基于Flory格子模型的推导溶液中高分子单链自由能的新方法。该方法消除了高分子物理教学过程中高分子溶液部分知识点的割裂问题。此外,由该方法得到的单链自由能表达式可将不同性质溶剂(即良溶剂、不良溶剂和θ溶剂)中高分子尺寸与聚合度的标度关系的推导过程统一起来,帮助学生理解各个知识点之间的深层次关系,并由此感受高分子物理之美。

摘要： 固体在具有温度梯度的表面会从高温区向低温区定向迁移。为解明这种热驱运动的机理及影响因素,采用分子动力学模拟方法研究不同温度梯度下石墨烯薄片在单层石墨烯表面上的定向运动,分析石墨烯薄片在运动过程中的速度、能量变化。研究观察到,在不同温度梯度下石墨烯薄片的定向运动,即从石墨烯表面的热端运动到冷端,温度梯度越高,石墨烯薄片的运动距离越远,运动速度越快,且石墨烯薄片的运动速度与当前接触表面的温度相关。最后,从功和自由能的角度对这种热驱运动的机理进行分析。研究发现,系统对石墨烯薄片做正功,并且随着温度梯度的增大,石墨烯薄片所受力做的功越大;石墨烯薄片在运动过程中自由能不断减小,且向着系统能量低的方向运动。

摘要： 黏土矿物是表生土壤、沉积物、碎屑岩结晶颗粒表面的常见矿物,常与地质流体处于共存状态。离子–水–黏土矿物的相互作用影响着表生环境的流体组成、元素输运、土壤有机质分馏和沉积物的力学特性等。通过分子动力学模拟认识离子在黏土矿物–流体界面的分布,是揭示黏土矿物参与离子地球化学循环过程的基础。以白云母为研究对象,使用分子动力学模拟和热力学计算方法,分析了白云母–碱金属盐溶液界面的离子吸附结构和静电作用特性。研究发现Na^(+)离子在白云母表面形成了两个内球络合吸附层, K^(+)、Cs^(+)离子仅形成一个内球络合吸附层。内球络合吸附层外可以形成多个外球络合吸附层,表现为离子的层状吸附结构。增大盐浓度没有改变同种离子的吸附结构,仅改变吸附层分布的大小。定量对比了使用伞状采样方法计算的离子吸附自由能曲线和基于离子密度分布得到的自由能曲线,二者总体一致,基本确证了模拟采样的充足性。研究表明界面流体不能视为均一的介电环境。

摘要： 本文从能量角度分析表面拓扑结构对表面接触角的影响,并建立简单的数学模型介绍推导润湿性的一般方程,简化了接触角的计算过程。通过Matlab对方程进行实验,从微观的角度验证改变物体表面粗糙度对接触角的影响,即对表面亲水性的影响,为实现玻璃超亲水防雾提供思路。

摘要： 利用基于OPLS-AA(optimized potentials for liquid simulations all atom)力场的分子动力学(molecular dynamics,MD)方法研究大豆中富含半胱氨酸蛋白的疏水性质以及蛋白与溶剂间的弱相互作用,并从热力学和动力学方面研究该蛋白在不同λ下的自由能变化规律.结果表明,半胱氨酸对蛋白的性质具有决定性影响,溶剂主要影响蛋白的构象.

摘要： 为研究十八胺在压水堆凝汽器母管内壁碳钢表面的吸附机制,本文主要利用分子动力学软件模拟计算十八胺在碳钢表面的吸附过程,使用无定形单元模块建立十八胺分子在金属界面的吸附模型,采用吸附模块逐层计算吸附结构,采用分子动力学模块获得稳定吸附构型。结果表明,十八胺在碳钢表面发生多层物理吸附,吸附层数随十八胺浓度的增加而增加。对吸附前后的稳定构型进行能量计算,获得了吸附自由能,发现十八胺分子的第一层吸附能主要由范德华力提供,其他多层吸附能主要由静电力提供;随着吸附层数的增加,十八胺分子自发吸附的趋势逐渐减弱。

摘要： 硬质合金刀具在加工2.25CrlMo0.25V钢材料时,刀具会发生严重的粘结破损.基于热力学理论,通过建立刀-屑接触区熵变、焓变的理论模型,提出了建立粘结自由能理论模型的方法,通过切削实验获取切削过程中刀具粘结破损形貌的相关数据,利用Matlab软件对理论模型的计算数据进行拟合,分析并得出了粘结自由能与刀具粘结破损之间在不同切削参数条件下的变化规律.结果表明粘结自由能可以用来衡量刀具粘结破损程度,研究结果为刀具粘结破损的深入研究提供参考.

摘要： 采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,通过计算Pt边缘掺杂石墨烯的形成能,确定了 Pt的最佳掺杂位点,并研究了引入应变前后Pt掺杂石墨烯氧还原反应的催化性能.结果表明,引入应变后石墨烯基底吸附O2的结构是稳定的;随着压应变的引入,费密面附近的态密度峰值向价带移动,促进了 Pt边缘掺杂石墨烯作为燃料电池阴极氧还原反应电催化剂的电子转移,有利于催化反应的进行;当引入压应变为6.1％时,Pt边缘掺杂石墨烯的催化性能最佳.

摘要： 蛋白-蛋白相互作用涉及多种生理过程.其中HIF-VHL作为局部缺血性心脏病的重要靶标得到了学术界和工业界的广泛关注.本文使用分子动力学模拟和结合自由能计算研究pro-like的小分子抑制剂对VHL-HIF的抑制机理.Pro-like抑制剂能够与HIF竞争性地结合在VHL蛋白上,从而破坏VHL-HIF相互作用.基于抑制机理给出了pro-like抑制剂的优化策略.

摘要： 基于Gibbs自由能分析，针对具有不同接触角加热壁面上的非均相池态沸腾，建立了相应的热力学模型。与经典成核理论不同的是，本文的模型考虑了壁面上过热液体层内的温度梯度及液体与壁面的接触角的影响。利用Gibbs自由能平衡条件，得到了具有不同接触角加热壁面上非均相成核沸腾起始的临界半径的分析解，分析了接触角与壁面温度对临界半径、过热液体层温度梯度及非均相成核沸腾起始热流密度的影响。

摘要： 近年来半刚性链在不同尺度受限时的行为引起了理论研究的关注.其中半刚性链受限于球形空穴的体系,被认为有望解释典型的半刚性链dsDNA在折叠时构象与能量的变化.本文基于蠕虫状链模型考察了半刚性长链在不同尺度球壳内(R/a)受限时的自由能及其构象性质.结果表明,在弱受限极限下(R/a＞＞1),蠕虫状链完全回复到高斯链模型,此时受限带来的熵损失对体系相行为起主导作用.在强受限情况下(R/a＜＜1),蠕虫状链受迫紧贴球壳缠绕,体系自由能主要受弯曲能的影响.同时,发展了一套有效的数值方法,计算了介于强、弱极限之间的中等强度受限的区域(R/a～1),体系自由能与构象的情况,与之前理论预测的结果相吻合.

摘要： 通过VASP计算了Cr-Nb和Zr-Cr体系中的Laves端基形成能.通过SQS耦合VASP计算出上述体系中溶体相形成焓,并运用到热力学优化中去.对于存在争议的Cr-Nb体系中高温C14相稳定性问题,本文通过声子计算得到随温度变化的自由能,从而分析其相稳定性.通过合金法测定了Zr-Cr相图部分溶解度范围.通过上述数据,优化出Cr-Nb和Zr-Cr相图,并拓展得到Zr-Nb-Cr三元热力学优化参数.

摘要： 基于非平衡热动力学原理，给出了一个综合力学破坏与局部熔融破坏的全新“三重破坏”模型:对于力学破坏，考虑了基于非平衡热动力学的弹黏塑性破坏;对于局部熔融，采用了平衡的热动力学模型(借助基于Gibbs能最小化原理的MELTS软件包)。该模型在统一的热动力学框架下，实现了对岩石圈浅部脆性破坏、中深部韧性破坏和深部局部熔融破坏的综合描述，因而被称为三重破坏模型。方法中对力学破坏的描述基于Karrech等的前期工作，重点解决将局部熔融作为一个新增的破场、参数纳入求解体系。从Helmholtz自由能的表达式出发，推导了针对应变、力学破坏和局部熔融破坏的热力学耗散力和耗散速度的表达式，并将MELTS计算结果中不同温度压力熔融白分比作为局部熔融包络线，从而解决了局部熔融破坏的流动法则的描述问题。利用Abaqus软件所带的“用户材料了程序”功能，实现了该方法的数值求解。该模型可以应用于描述包含了脆性和韧性断裂、局部熔融、岩浆生成，与及这些活动的相互作用过程。

摘要： 采用氮气和氧气两种冷离子体改性木材表面,利用水和二碘甲烷测试不同放置时间下木材表面接触角,根据Young-Good-Girifalco-Fowkes方程公式计算表面自由能及其色散力和极性力.结果表明:经氧气和氮气冷等离子体改性后的木材表面自由能显著提高,一小时后测得表面自由能分别提高54.23％和54.41％.两种等离子体改性后表面自由能都随放置时间的增长逐渐降低,6～10天内活性降低比较迅速,在14～21天后接近于改性前水平.氮气冷等离子和氧气冷等离子体处理的接触角结果表示,氧气处理后木材表面接触角更小,处理的效果更好.

摘要： 采用基于平均场理论给出的三项式自由能表达式，计算了铋的多个固相与液相的物态方程、相图、Hugoniot线等。本文选择实验报道相对较多的五个固态相与液态相开展了计算，更复杂的情况未包含在内，计算结果与实验均符合较好。

摘要： 以铁磁—顺磁的相变为例，用Landau相变理论分析三维各向异性。薄膜样品存在垂直于膜面方向的单向各向异性的情况，自由能的幂级数展开的三次幂项是导出自发磁化交换偏置现象的关键。

摘要： 卤代咔唑是类二噁英化合物的一种，近年，对它的合成、性质及微生物降解等的研究很多，但目前对多溴咔唑(PBCZs)的相关研究却很少。因此，了解PBCZs的热力学性质和稳定性，对于研究其生成、降解以及对环境的潜在威胁都是具有重要意义的。本文使用Gaussian 03程序，在B3LYP/6-31G*水平上全优化计算了135个PBCZs系列化合物，得到熵(Sθ)值，根据输出结果计算了标准生成热(△fFθ)和标准生成自由能(△fGθ)，并求出这些参数与取代的溴原子数及取代位置(NPPS)的关系，根据每一类异构体△fGθ的相对大小求得同一组异构体的相对稳定性。

摘要： 本研究从超疏水表面上初始冷凝液核长大、合并、形成初始液斑开始,分析计算了冷凝液斑变形成为Wenzel 或Cassie 液滴过程中界面能量的变化,并确定冷凝液滴的最终稳定状态.计算结果表明,在只有微米尺度的粗糙结构表面上,冷凝液滴的界面能曲线一般都是先降低再升高,因此呈现Wenzel 状态;而当表面具有微纳米二级粗糙结构时,冷凝液滴的能量曲线持续降低,直至界面能最小的Cassie 状态.因此,微纳二级结构是保持冷凝液滴在超疏水表面上呈现Cassie 状态的重要因素.

摘要： 本研究从超疏水表面上初始冷凝液核长大、合并、形成初始液斑开始,分析计算了冷凝液斑变形成为Wenzel 或Cassie 液滴过程中界面能量的变化,并确定冷凝液滴的最终稳定状态.计算结果表明,在只有微米尺度的粗糙结构表面上,冷凝液滴的界面能曲线一般都是先降低再升高,因此呈现Wenzel 状态;而当表面具有微纳米二级粗糙结构时,冷凝液滴的能量曲线持续降低,直至界面能最小的Cassie 状态.因此,微纳二级结构是保持冷凝液滴在超疏水表面上呈现Cassie 状态的重要因素.

摘要： 本发明的一个目的是提供抑制卢立康唑由于例如湿度和光的任何影响而形成任何异构体并改善稳定性的方法。本发明披露了分化评价卢立康唑晶体的方法，其包括通过使用卢立康唑晶体的表面自由能和表面自由能的极性分量的比例作为指标来对晶体进行分化评价，其中如果表面自由能较小且极性分量的比例较低则所述晶体被评价为稳定的。

摘要： 测定土壤黏粒对阳离子的平均结合自由能和平均吸附自由能的方法，包括：a.制备粒径＜2μm并被阳离子饱和的土壤黏粒，然后用去离子水或蒸馏水配制成土壤悬液；b.将土壤悬液置于起始场强≤15kV·cm-1的电场下，并逐步增加场强，分别测定各场强下土壤悬液的电导率，得到土壤悬液电导率与场强的关系曲线；c.分别根据下列数学公式计算土壤黏粒对阳离子的平均结合自由能和吸附自由能：ΔGbo＝RTln(2CEC·Cp·λ/EC0) (4)；ΔGad＝RTln(EC/EC0) (8)；式中，R为气体常数；T为热力学温度；CEC为阳离子交换量，Cp为悬液中土壤黏粒的浓度；λ为解离阳离子的当量电导；EC0为场强≤15kV·cm-1电场下的悬液电导率；EC为场强＞15kV·cm-1电场下的悬液电导率。

摘要： 本发明公开了一种具有高表面自由能层和低表面自由能层的纳微米颗粒及其制备方法与应用。所述制备方法包括如下步骤：将含有甲基丙烯胺酸钠和甲基丙烯酸羟乙酯的水相加入至含乳化剂的油相中，依次经乳化和反应得到甲基丙烯酸/甲基丙烯酸羟乙酯复合纳微米颗粒；在搅拌的条件下加入水相；采用氟化合物对纳微米颗粒进行改性即得。本发明纳微米颗粒表面具有较高的表面自由能，经过全氟辛酸改性后，纳微米颗粒表面兼具有高表面自由能化学基团和低表面自由能化学基团。通过在基底材料上喷涂本发明纳微米颗粒后，材料表面具有了稳定的超亲水‑超疏油性，所得表面可在空气、水、油中使用，且无需任何的预处理操作，直接鉴别油水，实现快速的油水混合物/乳液分离。

摘要： 本发明的一个目的是提供抑制卢立康唑由于例如湿度和光的任何影响而形成任何异构体并改善稳定性的方法。本发明披露了分化评价卢立康唑晶体的方法，其包括通过使用卢立康唑晶体的表面自由能和表面自由能的极性分量的比例作为指标来对晶体进行分化评价，其中如果表面自由能较小且极性分量的比例较低则所述晶体被评价为稳定的。

摘要： 本发明提供了表面自由能的预测方法，其目的在于，转换能够用软件从液体的结构式计算的液体的汉森溶解度参数(HSP)值中的色散成分(d成分)、取向成分(p成分)、氢键成分(h成分)这三种成分，求出溶剂的表面自由能的三种成分。本发明的液体的表面自由能的预测方法的特征在于，转换液体的汉森溶解度参数，得到液体表面自由能的参数，对所得到的液体表面自由能的参数进行合计，求出液体的表面自由能。

摘要： 测定土壤黏粒对阳离子的平均结合自由能和平均吸附自由能的方法，包括：a.制备粒径＜2μm并被阳离子饱和的土壤黏粒，然后用去离子水或蒸馏水配制成土壤悬液；b.将土壤悬液置于起始场强≤15kV·cm－1的电场下，并逐步增加场强，分别测定各场强下土壤悬液的电导率，得到土壤悬液电导率与场强的关系曲线；c.分别根据下列数学公式计算土壤黏粒对阳离子的平均结合自由能和吸附自由能：ΔGbo＝RTln(2CEC·Cp·λ/EC0) (4)；ΔGad＝RTln(EC/EC0) (8)式中，R为气体常数；T为热力学温度；CEC为阳离子交换量，Cp为悬液中土壤黏粒的浓度；λ为解离阳离子的当量电导；EC0为场强≤15kV·cm－1电场下的悬液电导率；EC为场强＞15kV·cm－1电场下的悬液电导率。

摘要： 本申请涉及一种分子自由能计算、稳定性分析方法、装置、电子设备及存储介质。该方法包括：对待测分子进行能量最小化处理；在等温等压系综下，当待测分子在预设温度下处于平衡状态时，计算所述待测分子在各个坐标方向的振动频率；计算待测分子的势能和体积；基于振动频率、待测分子的势能和体积，定所述待测分子在所述预设温度下的自由能随体积的变化曲线。本申请实施例在针对原子数较多、柔性角较多且各向异性的分子晶体，能够准确计算分子晶体的自由能，节约算力和计算时间。

摘要： 本申请涉及了一种相对结合自由能贡献的确定方法、装置及存储介质。该相对结合自由能贡献的确定方法包括：基于多个耦合变量λ将模拟的分子变化过程分割为多个状态窗口；通过并行处理单元处理帧，以确定每个帧的状态能量的导数；确定状态窗口中各个状态能量的导数的平均值，作为状态窗口的窗口能量的导数；对每个窗口能量中被测单元与目标分子之间的能量项的导数进行积分，确定被测单元对相对结合自由能的贡献值。通过并行处理单元处理各个帧，并基于被测单元与目标分子之间的能量项的导数，可以快速得到单个被测单元对相对结合自由能的贡献。

摘要： 本发明涉及药物研发技术领域，特别是涉及一种增强采样方法及计算复合物的结合自由能的方法。该增强采样方法包括：确定目标分子‑蛋白质复合物的升温区域；对应升温区域修改初始输入文件中目标分子‑蛋白质复合物体系的力场参数，得到基于修改后的目标分子‑蛋白质复合物体系的力场参数，然后进一步生成FEP/REST2模拟所需的参数文件；将参数文件作为势函数的输入进行FEP/REST2模拟以生成轨迹文件。本申请通过对应所确定的升温区域修改初始输入文件中目标分子‑蛋白质复合物体系的力场参数，以尽量少修改代码的方式快速便捷地实现REST2方法的流程，操作简单，提高后续FEP的计算效率及预测精度。

摘要： 本发明涉及发电机组以及动力技术领域，公开了一种自由能发电机，通过伸缩装置推动定子，使其定子与转子处于同一平面，而定子与转子通过自身磁场对冲或相吸使转子运动，并通过增扭调控、转速调控、定子对转子的斥性推力及正负极吸力的拉力，在通过定子的冷却机构使磁力加强，让转子飞轮达到以小功率输入得到高转数的方式，在进行增扭带动发电机，起到以小功率驱动机带动大功率电机的效果，在由测速装置及控电箱调控及输出。解决了现有装置在发电时需要燃料、对环境造成污染、破坏生态环境以及环境选址局限的技术问题。