动态势作用下的粒子系统集体输运研究

摘要

近年来，对生物离子通道的关注日益高涨，同时对其复杂的输运机制进行分解也一直在进行。本文参考生物膜脂分子的运动引起的通道内部势场变化及通道周围带电基团随膜电压的运动情况，构建了一维动态势通道模型和三维动态电荷通道模型，并结合分子动力学方法和蒙特卡洛方法，研究了这两类通道下的输运行为。具体的研究成果包括：　　一、在一维通道模型中，我们构建了行波和驻波两种动态势，发现在行波势场作用下随着外势场幅值的增加，通道内粒子由扩散输运转为弹道输运，粒子流与外势场平移速度之间呈现类似麦克斯韦分布的趋势。在驻波势场作用下，粒子流随着外势场的振动频率呈现开关特性，频率小时粒子流大，处于开的状态，频率大时粒子流小，处于关的状态，且其截止频率与外势的周期数相关。　　二、三维模型采用碳纳米管作为输运通道，管外移动电荷构成动态势。我们研究了管外电荷的平移与振荡运动对管内离子的输运影响，发现平移运动与一维模型的行波势场规律相近，振荡运动与一维模型的驻波势场规律相近，但管外电荷的正负对输运造成的影响差异明显。　　本文有助于研究生物离子通道自主调控输运的复杂输运机制，同时也提供了通过动态势场及电荷控制输运的新思路。

目录

1 绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要研究内容及意义

2研究方法

2.1分子动力学方法

2.2 蒙特卡洛方法

3 一维动态势场下粒子系统的集体输运

3.1引言

3.2模型与方法

3.3行波势场通道对分子集体输运的影响

3.4驻波势场通道对分子集体输运的影响

3.5小结

4.管外电荷运动对纳米管通道中粒子集体输运的影响

4.1引言

4.2模型与方法

4.3平移电荷对纳米管道离子集体输运的影响因素

4.4振动电荷对纳米管道离子集体输运的影响因素

4.5小结

5总结与展望

参考文献

读硕士研究生期间发表的论文

致谢