活性物质与链状分子相互作用的分子模拟

摘要

活性物质是近年来新兴涌现的一类非平衡系统。由于其新奇的现象与广泛的应用前景以及深刻的物理机理而受到科学界的大量关注。其范围包含了各个尺度的自然界与实验室人工合成的物质，不仅涵盖了细菌、鱼群和鸟群等生物群体，也涵盖了各种人造的活性胶体粒子。本文重点研究链状分子在活性布朗粒子浴中的各种有趣的且区别于平衡态情况的行为。本文重点研究了高分子的穿孔行为和高分子在活性粒子浴中构象的演化。进而理解在软边界条件下，活性粒子本身的运动特点。此研究与生命体中各种生物大分子的输运行为息息相关，也为将来智能材料与分子载药的研究与设计提供借鉴。
　　首先，在前两章中，我们介绍了当前的研究进展与本文所采用的分子动力学模拟方法。第三章中，我们研究了链状分子在两个不同粒子的腔间的穿孔行为。着重探讨了穿孔概率和时间与活性粒子各个参数间的关系。进一步，通过计算链分子的受力、构型以及活性粒子的密度分布情况，分析链分子的穿孔机制。我们认为：低密度下，活性粒子会以软的链分子为边界，产生贴边效果，从而诱使链分子穿向活性粒子浴中。而在高密度的活性粒子浴中，活性粒子在腔内形成活性晶体的结构，这种结构使得链分子以自身的位置形成通道，我们发现此时的链分子的穿孔主要向平衡粒子一侧。
　　第四章中，我们研究了链状分子在有水分子的活性粒子浴中，构象与动力学的变化，并和平衡粒子浴中的行为进行比较。重点考察了链分子的末端距，均方回旋半径以及质心运动均方位移。我们给出了不良溶液下，活性粒子对链分子标度行为的影响。最后，我们对本课题进行了总结与展望。

目录

声明

第一章 引 言

1.1 活性物质简介与国内外研究进展

第二章 分子动力学模拟

2.1 分子动力学模拟的基本概念与步骤

2.2 分子动力学模拟的基本步骤

2.2.1 初始构型的设置

2.2.2 粒子合力的计算

2.2.3 运动方程的积分

2.3 NVT系综分子动力学模拟

第三章 不对称粒子浴下链状分子的穿孔行为

3.1 引言

3.2 模型和模拟方法

3.3 结果和讨论

3.3.1 链状分子穿孔静态力学分析

3.4 结论

第四章 耗散分子动力学模拟高分子链在非平衡粒子浴下的结构行为

4.1 引言

4.2 模型和模拟方法

4.3 结果和讨论

4.4 结论

第五章 总结与展望

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致谢