分子模拟

摘要： 电解液作为电化学储能系统的重要组成部分,是决定电池容量,支撑超级电容器储能、循环稳定性等特性的关键因素之一。离子液体作为一类新型软功能材料,因其高导电率、宽电化学窗口、良好的热稳定性、无显著蒸气压等特性,被广泛应用于电化学储能元件如锂电池、超级电容器等,逐步成为传统有机电解液最佳替代者之一。目前有关离子液体电解液的设计与研究大多采用实验测试法,其搜索范围大、成本高且难以从纳微水平精确获得对其动态结构、形成机理、作用机制等深刻认识。因此,本文综述了离子液体电解液在模拟计算方面的相关进展。首先根据不同的模拟尺度,介绍了用于离子液体电解液的3种模拟计算方法,并讨论了它们的优缺点。其次,按照离子液体在电解液中的不同组成部分,分别回顾了离子液体电池及超级电容器中的模拟研究现状。最后,讨论了离子液体电解液未来面临的挑战和发展方向,为电解液的模拟提供了新的研究思路。

摘要： 为了探究结冰过程冰水界面结构的动态复杂性,利用分子动力学模拟方法构建微观的冰水两相共存模型,研究了冰水两相界面结构随温度和晶面的变化规律。结果表明,当冰水两相达到平衡时,冰水界面结构中存在无序水分子和有序冰晶结构的可逆动态转变,造成了界面结构的不均匀性。在改变环境温度和晶面类型时,冰水界面结构表现出不同的分布规律。在相同的温度下,一次棱柱面和二次棱柱面的界面层厚度比基面的略薄,而棱柱面水分子排列的有序性强,且存在分子间氢键的三维网络重组。当过冷度较大时,界面结构趋于六元环排列的有序状态,界面内无序水分子增多,同时水分子在界面层内的停留时间增长。从分子尺度上阐明了冰水体系界面结构的变化规律,对理解结冰过程和发展控冰技术具有一定的指导意义。

摘要： ACE抑制肽是通过食源性加工制备而成的具有降血压作用的生物活性多肽,包含抗氧化、抗炎、抗肥胖等多种潜在生理活性,将纯化后的多肽序列与ACE相互作用,研究其构效关系。ACE抑制肽具有天然可靠、无毒、安全等优点,在食品工业中受到了广泛的关注和应用。本文概述ACE抑制肽,重点对多肽的制备、分离纯化、分子模拟及原发性高血压大鼠的体内表达和体外功能活性评价等研究进展进行综述,以期为ACE抑制肽在加工和生产领域的进一步开发提供借鉴。

摘要： 我国页岩气资源丰富,潜力巨大,为发展“低碳经济”提供了重要支撑。国内页岩气资源埋藏深,开采难度大,普遍存在水平段过长、储层裂缝发育严重、水敏性强、井眼不稳定等问题。与水基钻井液相比,油基钻井液在页岩气开发中具有更为优异抑制性、良好润滑性,在页岩气钻井中应用广泛,但面临有害固相难以去除难题。通过化学选择性絮凝技术实现油基钻井液有害固相清除有效手段之一,本文通过分子模拟研究了阳离子型絮凝剂与粘土矿物的相互作用,从分子尺度揭示了阳离子型絮凝剂絮凝带负电岩屑的选择性。计算发现:对于带负电岩屑成分具有较强的絮凝能力,对于不带电的岩屑成分絮凝能力差;阳离子型絮凝剂对于亲水性强的岩屑絮凝能力较差,且对于亲水性差的岩屑几乎没有絮凝能力;在有限浓度范围内絮凝剂浓度越大,絮凝效果越好;絮凝剂的性能随着环境温度的升高而下降。

摘要： 新月体肾炎(CreGN)是最凶险的肾小球肾炎,常常导致终末期肾病。免疫机制是其发病和决定预后最重要的因素。近年来,肠道和肠道菌群在包括CreGN在内的多种肾脏病中作用受到关注,其中“肠-肾轴”通过肠道菌群、肠源性免疫细胞等途径会直接影响全身和肾脏免疫应答及相关病理生理机制。

摘要： 分子筛催化过程中反应物、产物以及中间体等分子在分子筛孔道内的扩散行为显著影响催化剂择形催化性能、限域效应、产物选择性和稳定性等。本文总结了近二十年来分子模拟技术在分子筛扩散研究中的应用进展。首先简单介绍以分子动力学模拟为代表的分子筛扩散研究方法,然后介绍了包括烷烃、烯烃和芳烃在内的单组分以及多组分碳氢化合物在分子筛中的扩散行为,详细论述了温度、客体分子负载量、分子筛拓扑结构、骨架刚柔性以及酸性等多种因素对扩散性能的影响,并对分子模拟技术在分子筛扩散研究中的应用进行了展望。

摘要： 通过恒界面池法研究离子液体1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐(C_(4)mimNTf_(2))萃取硝酸溶液中四价铈的动力学,并结合分子动力学模拟分析C_(4)mimNTf_(2)在萃取相界面附近的分布及结构特征。萃取动力学实验通过考察搅拌速率、相界面面积、温度以及两相不同组分浓度对Ce(Ⅳ)萃取速率的影响,表明萃取过程为水相扩散-界面反应控制模式,且磷酸三丁酯(TBP)和C_(4)mimNTf_(2)间存在动力学的反协同萃取效应。分子动力学模拟分析不同组分在两相中的分布规律,结果验证了C_(4)mimNT_(2)在相界面处存在明显吸附现象。研究表明界面过程对离子液体萃取体系的动力学行为有重要影响,可以为离子液体萃取体系的萃取过程和机理的研究提供一定参考。

摘要： 随着对气体水合物生长及分解微观机理研究的逐渐深入,水合物晶胞作为生长种子或分解前体结构,其弛豫平衡是获得稳定初始构型并开展分子模拟的重要环节。选取3×3×3 sⅠ型甲烷水合物晶胞,设定了不同弛豫方案,基于512笼数量、体系温度及分段密度数据,对弛豫结果进行了分析。研究表明:NVT系综弛豫有利于提高体系的结晶度,而NPT系综弛豫能加速水合物晶胞构型的形成;弛豫温度和压力的设定需综合考虑所选分子力场的相平衡条件及冰点。对于所研究体系,确定弛豫温度为250 K,弛豫压力为10 MPa,首先在NVT系综下弛豫100 ps,而后在NPT系综下弛豫100 ps,即可进行产生相模拟。

摘要： 随着非常规油气资源开发的不断深入,其战略地位日趋重要。渗吸驱油是典型非常规致密油藏的重要开发方式之一,而目前实验教学中缺少相关综合实验设计。该文设计了接触角测定、计算机分子模拟和渗吸驱油综合实验,对表面活性剂和盐混合体系的润湿反转效果和提高采收率效果进行了评价。实验发现混合体系能显著降低亲油石英片表面的接触角,同时极大地提高了岩心渗吸驱油采收率。与传统实验相比,该实验不仅提高了学生的动手能力,还涉及计算机分子模拟的应用,进一步激发学生创新思维,锻炼学生研究能力,提高学生综合分析问题和解决问题的能力。

摘要： 二元气驱技术(CO_(2)/N_(2)-ECBM)已成为煤层气增产的重要手段,明确CO_(2)/N_(2)在煤层中的竞争吸附规律以及对煤层物性的影响具有重大意义。利用分子模拟软件Materials Studio建立延川南煤层气实际区块温度、压力条件下的煤分子模型。基于巨正则蒙特卡洛(GCMC)方法研究CO_(2)/N_(2)交替驱替煤层气技术中各注入阶段对CH_(4)吸附的影响,明确CO_(2)、N_(2)对煤层孔渗物性的影响规律。结果表明:在CO_(2)注入阶段,煤层中甲烷迅速解吸;煤中气体吸附总量上升,煤基质膨胀效应增强,导致煤的孔隙体积降低。而转N_(2)注入后,由于N_(2)分压作用使得CH_(4)、CO_(2)吸附量呈现出不同程度的降低;当ωN_(2)/ωCO_(2)≤0.6时煤分子中气体总吸附量迅速降低,而当N_(2)饱和吸附后气体总吸附量保持稳定。煤层孔渗物性随着气体吸附总量呈现出迅速增大后趋于平缓的趋势。此外,ωN_(2)/ωCO_(2)>0.6后N_(2)吸附率迅速降低,这会使得产出气中CH_(4)纯度较低,导致后期提纯成本大大增加。因此,当ωN_(2)/ωCO_(2)=0.6左右时,CH_(4)解吸量为最大值,煤孔隙率较高,最有利于煤层气的开发。

摘要： 蒙脱石是一种层状硅酸盐矿物,其特殊的晶体结构特点使之具有许多优异的物理化学性能,在许多领域都有非常广泛的应用.在材料科学研究领域,分子模拟技术作为一种全新的科学研究方法,在蒙脱石的基础理论和应用研究中具有重要的作用.本文综述了近几年分子模拟技术在蒙脱石研究领域中的基本进展情况,主要包括蒙脱石的层间水化、无机阳离子种类、有机物吸附等所引起的蒙脱石晶体结构方面的变化规律.

摘要： 偶氮染料作为中国印染废水的典型污染物之一，由于色度极高，影响水环境的美观并通过减弱光合作用，导致水体生态环境被破坏。此外，偶氮染料如果进入人体可分解为芳香胺类物质，是一类毒性更强的致癌物。以电活性生物膜为基础构建的生物电化学系统(bioelectrochemicalsystem,BES)可以有效地对偶氮染料进行脱色已被证明。但是，关于其中生物阴极电活性生物膜的作用机制，尤其是电子传递机制仍处于起步阶段。对于混菌构成的生物阴极电活性生物膜，因为其成分复杂，大多数的研究还停留在其整体特性和催化能力的表观研究上，至于深入的具体的机制方面的分析，还并没有太多的方法。本文从相关蛋白机制的角度出发，利用分子模拟软件MOE进行相关的生物阴极机制研究。MOE分子模拟方法可以有效地预测细胞膜上相关的导电蛋白与目标化学物之间的结合位点，从而为生物阴极电子传递机制提供依据。

摘要： 抗体药物在全球的销售额持续增加,是近年来制药工业中增长最快的领域,治疗疾病包括肿瘤、感染性疾病和自身免疫病等.未来抗体的开发可能会更多利用计算机的分子模拟辅助,这更加具有针对性,并可以大幅降低成本,提高效率.

摘要： 在pH7.4Tris-Hel缓冲体系中,利用紫外光谱法、荧光光谱法等多种光谱学方法并结合分子模拟技术研究了槲皮素对黄嘌呤氧化酶活性的抑制作用.结果表明,槲皮素能够有效抑制XOD活性,其半抑制浓度(IC50)为(2.74±0.04)×10-6mol·L-1,接近于阳性对照别嘌呤醇的半抑制浓度[(2.69士0.02)×10-6mol·L-1].荧光光谱和圆二色谱显示,槲皮素能够有效猝灭XOD的内源性荧光,说明二者发生了相互作用,并诱导XOD的二级结构发生改变.Stem-Volmer方程和热力学分析表明,槲皮素与XOD形成基态复合物使XOD的内源荧光猝灭,且范德华力和氢键是两者结合反应的主要驱动力.分子模拟结果进一步证实槲皮素通过氢键结合到XOD活性中心的钼原子周围,阻碍了底物黄嘌呤进入XOD活性中心,从而抑制了XOD对黄嘌呤的催化活性,减少了尿酸的生成.

摘要： 分子之间的氢键缔合作用对乙醇—水体系的气液相平衡体系具有重要影响.本文应用分子动力学模拟方法系统地研究了乙醇—水溶液在273～353K、0.01～50MPa范围的径向函数和氢键缔合数量变化规律.结果表明:在一定温度下,乙醇—水溶液中氢键缔合数量随着压力的升高而升高;在一定压力下,氢键缔合数量随着温度的升高而降低.本文研究获得的定量数据为进一步建立和改进考虑了乙醇—水分子间氢键缔合作用的热力学状态方程提供了依据.

摘要： 研究了不同防老剂(防老剂4020和防老剂A)对天然橡胶(N R)热氧老化性能的影响及防护机理.采用力学性能测试和XPS分析研究了防老剂对NR热氧老化性能的影响,结果表明,防老剂4020防老化效果优于防老剂A,其作用机理是防老剂通过向过氧自由基提供氢使其饱和,从而起到终止老化的作用.随后,通过量子力学模拟计算并比较了NR的C—H键和防老剂N—H键的解离能,结果表明,防老剂的N—H键的解离能均小于NR的C—H键的解离能,说明NR在老化过程中,防老剂能够脱除氢原子与NR争夺过氧化物游离基,延缓老化过程.防老剂4020的N—H键的解离能小于防老剂A.通过分子动力学模拟进一步计算了防老剂在橡胶中的迁移性,结果表明,防老剂4020在橡胶中的迁移性大于防老剂A,说明防老剂4020在NR老化过程中更易捕捉过氧自由基,可在短时标内达到优异的防老化效果,与试验结果一致.

摘要： 泥页岩的水化与井壁稳定是一个世界性的技术难题，由此造成的井下复杂和事故损失超过了60亿美元每年;黏土矿物的水化膨胀、分散运移、孔喉堵塞是造成油气储层伤害的最主要因素。利用Materials Studio (MS)分子模拟软件建立了Na-蒙脱石的微观晶体结构模型,借助径向分布函数、均方位移、离子水化参数和岩石强度参数等,研究了蒙脱石的水化过程以及无机盐和温度压力对蒙脱石水化作用的影响,从而在微观层面上揭示了蒙脱石的水化机理.模拟结果表明,Na-蒙脱石晶体的层间距随晶体表面吸附水分子个数的增多呈跳跃式增大,岩石强度逐渐减小;无机盐通过控制蒙脱石层间水分子,实现了对蒙脱石水化的抑制作用,但存在最佳浓度范围;随温度升高离子水化膜变薄,离子的扩散性增强;高温下黏土矿物层间距会增大;温度对水分子扩散系数的影响远大于无机离子.该研究有利于从微观层面揭示黏土矿物水岩反应机理及抑制剂和温度压力对黏土矿物水化的抑制机理和作用效果.研究结果可为进一步完善黏土胶体化学理论,并为防止井壁失稳、保护油气储层、处理剂研发和油气井筒工作液的高效构建提供理论基础.

摘要： 中国东部老油田已进入"高含水、高采出程度、高采油速度"的"三高"阶段,水驱提高采收率难度进一步加大.二元复合驱是继聚合物驱、三元复合驱之后一种可大幅度提高原油采收率的技术手段,可有效避免无机碱存在造成的注采系统结垢、采出液处理困难等问题.以二元复合驱理论为指导,通过分子模拟、室内实验等手段,在表面活性剂构效关系认识的基础上,提出了阴离子与非离子表面活性剂进行复配的表面活性剂配方设计思路,实现了无碱条件下油水界面张力达到超低.研发的二元复合驱体系在高温高盐条件下(温度达70°C、矿化度达20000mg/L),与原油界面张力达到10-3mN/m数量级的超低水平.该技术于2003年9月在孤东油田七区西南Ng54-61层开展了国内外首例二元复合驱矿场试验,实施后日产油增加了10.9倍,综合含水降低了37.4个百分点,采收率提高18个百分点,形成了二元复合驱配套技术. 该技术已在胜利油区的孤东油田、孤岛油田、胜坨油田、埕岛油田进行了工业化应用.截至2017年3月,实施二元复合驱项目21个,动用石油地质储量15604×104t,累计增油924.4×104t.二元复合驱油技术已成为水驱油田开发中后期大幅度提高采收率的重要接替技术,具有很高的学术和技术价值,推广和应用前景广阔.

摘要： JJZX-0200是人体代谢不可缺少的营养物质,用于食品、医药等行业.然而,国内的JJZX-0200产品普遍存在如下问题:晶体形态差,流动性和堆密度较低,粒度分布不均匀等,这就便其在国际市场竞争中处于不利地位.为解决这一问题,首先基于Material studio软件的AE模型预测JJZX-0200晶习,然后计算JJZX-0200各个晶面与不同添加剂之间的吸附能,筛选出有效添加剂A;实验发现,添加剂A能够抑制JJZX-0200长轴的生长,使得JJZX-0200从长棒状变成块状,显著提高了产品的流动性和堆密度.此外,提出添加剂的作用机理,为筛选有效的添加剂提供理论指导.

摘要： 短肽自组装微观机理的研究对新型生物纳米材料设计和蛋白质构象病相关药物的开发具有非常重要意义.但是,由于组装过程的复杂性,自组装微观机制和组装体结构的原子细节仍不清楚.本年度通过采用粗粒化和全原子结合的常规分子动力学模拟(MD)以及增强采样的副本交换分子动力学(replica-exchange molecular dynamics-REMD)模拟方法,主要研究了氨基酸序列不同的短肽(AAAAAAK(A6K)、VVVVVVK(V6K)和KLVFFAK)在水溶液中的自组装、阿兹海默氏β-淀粉样肽(Aβ)原纤维诱导的tau蛋白的K18/K19constructs的自组装以及人胰岛淀粉样多肽的hIAPP1-19片段在生物膜中的自组装,同时还研究了小分子O4对Aβ纤维样组装体结构稳定性的影响.

摘要： 以较少的计算负荷准确地进行粒子与构造物之间的距离计算，由此，适当地进行粒子与构造物的模拟。粒子模拟装置(10)是模拟粒子和构造物的动态的装置。粒子模拟装置(10)具备：构造物初始信息取得部(12)，取得表示构造物的初始位置和形状的信息；假想区域设定部(13)，基于该信息在构造物的表面的附近设定多个假想粒子，关于多个假想粒子的各个计算到构造物的距离；假想区域确定部(15)，根据粒子的位置确定预先设定的距离内的假想粒子；粒子距离计算部(16)，基于关于确定出的假想粒子计算出的距离，计算从粒子到构造物的距离；以及相互作用力计算部(17)，基于所计算出的距离，计算粒子与构造物之间的相互作用力。

摘要： 本发明所提供的通过模拟求出预先设定的形状的物性值或物理量的分子模拟方法，包含：在所述形状中配置原子的原子配置步骤；基于通过所述原子配置步骤配置的原子的位置而取得原子间作用势的原子间作用势取得步骤；基于通过所述原子间作用势取得步骤而得到的原子间作用势进行分子动力学计算，以获得物性值或物理量的分子动力学计算步骤。

摘要： 本发明提供一种离子氢键交联超分子网络的分子模拟方法。在聚合物链初始结构上，根据离子氢键基团之间质子转移规律，建立一个新的质子化的初始结构模型。选择合适力场，利用片段分割法计算聚合物链的RESP原子电荷；确定合适数量的聚合物链并将其随机排列在模拟盒子中，加上一系列平衡模拟流程，即可在简单的条件下实现对基于离子氢键交联超分子网络的非反应力场分子动力学模拟。本发明采用片段分割法计算大分子链的原子电荷，为大分子量的聚合物单链原子电荷计算提供了思路；提出合理运用质子化模型的思路，有助于解决涉及离子氢键作用的分子动力学模拟问题。

摘要： 本发明提供了一种基于分子模拟的水合物生成模拟方法，采用计算机模拟软件建立水合物单胞模型，扩胞后获得到水合物超晶胞；设置模拟参数，分别通过能量最小化、预平衡模拟得到稳定构型，施加不同的甲烷浓度进行分子模拟；经分子动力学计算后获得分子轨迹坐标信息，并对分子轨迹坐标进行图像分析和计算分析。上述方法从分子角度上研究改变不同甲烷浓度对甲烷水合物生成分解的影响，研究水合物在海水条件下的形成机理，为水合物的开采提供理论上的指导；新技术利用改变甲烷浓度控制水合物生成速率及生成总量，对海水淡化技术、天然气开采管道防堵、全球总碳值变化规律、二氧化碳海水埋存等均有指导意义。

摘要： 一种基于分子模拟玉米秸秆纤维吸附沥青效果的评价方法，属于固体废物在道路工程中的应用技术领域。所述方法为：选择具有代表性且能表征沥青中沥青质、胶质、饱和分、芳香分四种组分的分子结构；根据沥青各组分间的比例，计算各种沥青中各种组分的分子配比；根据沥青分子配比计算结果，对沥青分子模型进行优化；玉米秸秆分子模型构建；界面模型构建与模拟计算；通过分子扩散系数对沥青分子模型的扩散行为进行描述，进而评价玉米秸秆纤维在不同条件下对于沥青中不同组分的吸附能力；扩散系数越大，分子扩散速率越快，即玉米秸秆纤维在当前条件下对沥青中的该组分吸附能力越强。本发明用于秸秆纤维吸附沥青效果的评价。

摘要： 本发明公开了一种基于分子模拟的凝乳酶预处理高效降解酪蛋白抗原性的方法，属于乳制品加工技术领域。本发明公开的一种基于分子模拟的凝乳酶预处理高效降解酪蛋白抗原性的方法，基于CN的主要过敏原αs1‑CN与IgE和IgG结合的主要结合表位，筛选出具有较高专一性水解αs1‑CN与IgE和IgG结合的抗原表位，从而降低抗原性，提高了抗原性靶向消除的效果。本发明充分利用凝乳酶预水解去除CN胶粒的保护层，提高酪蛋白的酶可及性，提高了酶解效率，缩短酶解工艺时间。

摘要： 本发明公开了一种基于分子模拟的页岩凝析气吸附量预测方法，涉及油气田开发领域，方法先建立有机碳吸附模型与烷烃分子模型并分别进行优化，然后建立页岩凝析气吸附方法，模拟单向单组分体系、多相单组分体系、单向多组分混合体系、多相多组分混合体系的吸附；最后通过建立页岩凝析气吸附量计算处理模型来计算各个体系吸附量并验证模拟结果的准确性。本发明能有效预测相态变化对吸附量的影响，有效避免了多组分混合时模拟结果不准确的问题，能够扩展到页岩凝析气全组分发生相态变化时的吸附量计算，也能够对高温高压条件下页岩凝析气吸附量的计算起指导作用，可为后续页岩凝析气的勘探开发提供理论依据。

摘要： 本发明涉及一种基于有限元表示的分子模拟方法，包括以下步骤：获取生物大分子的空间点云数据做表面三角网格剖分，并生成有限元；取有限元外表面每一个三角形表面的几何中心作为待拟合电荷的位置；通过对有限元大分子周围静电势的拟合得到有限元表面中心的电荷电量，生成的大分子蛋白质周围的静电势；通过对范德华吸引和排斥势能的分别拟合得到有限元表面中心的范德华参数，以模拟蛋白质周围原有的范德华势。本发明可针对不同的体系选择合适的有限元网格对生物大分子进行三角网格化表示，然后对相关网格表面进行静电范德华参数的拟合，真正实现生物大分子可调节尺度的粗粒化描述。其动力学模拟过程适用于介观尺度的模拟。

摘要： 本发明提供一种基于分子模拟的油析热力学相图的预测方法；油析热力学相图预测主要分为两个部分，即油析溶剂体系和油析曲线的预测；根据待预测模型物质分子结构，对结构进行分析并搜索其潜在的二聚体团簇构型，进行高精度的能量和波函数计算，通过对比得到的结果分析出可以发生油析现象的溶剂体系；同时结合分子动力学以及分子力学模拟手段，建立特定比例下的无定形单元，对其不同温度下体系的黏度、分子间相互作用强度、表面能以及总能量进行了计算，进而分析出特定浓度下发生油析现象的温度，即油析曲线；本方法应用域明确，具有良好的稳健性和预测能力，为有机小分子油析现象的预测和应用提供可靠的依据，具有广泛的应用前景和指导价值。

摘要： 本实用新型公开了生物技术领域的一种分子模拟技术药物靶点与小分子配合动态模型，包括箱体，箱体的顶部开设有凹槽，凹槽的顶部放置有玻璃板，箱体的侧壁固定设置有鼓风机，箱体内腔侧壁开设有进风口，鼓风机与进风口连通，箱体的内腔通过支撑柱固定连接有多组细胞模型，多组细胞模型的外壁分别设置有不同形状的凸起，箱体的底部固定设置有支撑座，本实用新型通过风力带动药物分子模型，通过磁铁吸附使药物分子模型与细胞模型特异性结合，便于学习分子模拟技术药物靶点与小分子配合便于人们能够客观理解分子模拟技术药物靶点与小分子之间特异性结合的过程，便于人们理解，学习知识。