紧密高分子链从无规线团到球形相变的蒙特卡洛模拟:链单体的相互作用（英文）

本文采用蒙特卡洛模拟研究紧密高分子单链的无规线团到球形转变过程.首先,研究某一固定链单体的相互作用下的有效尺寸效应,并发现短链表现出一次的坍塌相变,而长链则出现两次,这从热熔曲线上可以明显看出.随着链单体相互作用的减小,热熔曲线上峰值对应的转变温度朝着低温转移.从体系的能量、均方回转半径和形状因子可以进一步看出,高分子相变发生在更低的温度区间.这些结果有助于加深理解高分子坍塌相变过程中链单体相互作用的影响.     

受限高分子链穿越纳米管道的计算机模拟

采用计算机模拟研究了受限空间的高分子链穿越纳米管道的行为. 研究结果表明,对于不同的管道-高分子链相互作用的管道,高分子链成功穿越管道所需的平均时间随着链长或管道长度的增加线性增大. 然而,管道-高分子链之间较强的排斥和吸附作用会分别增加高分子链单元进入或离开管道的难度,因此高分子链的平均穿越时间随着管道-高分子链相互作用的增大非单调变化. 同时进一步研究高分子链在穿越纳米管道时的动力学过程,分析了管道-高分子链相互作用对高分子链穿越的影响.     

Effect of Interaction upon Translocation of Confined Polymer Chain Through Nanopore

运用二维的键长涨落模型和蒙特卡洛方法研究高分子链从一个受限空间到自由空间穿孔过程中,链单体与纳米孔之间的相互作用.结果表明,在不同的链长和纳米孔交互作用下,高分子链成功穿越自由能能垒取决于链长和纳米孔长度,并且由于交互作用降低了自由能能垒,导致高分子链在纳米管的平均捕获时间缩短.     

模型化研究高分子凝胶体积相变中的共非溶性作用

基于Flory-Huggins理论，我们建立理论模型，研究在共非溶剂(CNS)中，高分子凝胶(PG)体积相变中的共非溶性作用.理论模型考虑PG中CNS的桥接作用、各种分子的混溶效应.研究发现，当CNS与高分子单体间的吸引强度较小时，CNS与高分子单体间桥接作用的减弱，会导致PG体积相变.当CNS与高分子单体间的吸引作用强度较大时，随着CNS与高分子单体间桥接作用的减弱，PG的体积分数呈现两次台阶式的转变，表明PG体系出现两次体积相变.这是由于桥接作用的减弱，虽然会有部分CNS分子被排挤出PG，但是并未完全消除CNS与高分子单体间的桥接吸引作用.所得理论结果符合实验观测，由此表明了共非溶性作用会在很大程度上调控PG的相变行为.     

Translocation of Polymer Chains Through a Channel with Complex Geometries

采用nPERMis (new pruned-enriched rosenbluth method with importance sampling) 算法,研究了高分子链在通道中穿行的力学行为. 在管道穿行的过程中,计算了其作用力,发现进入中间通道的过程其对应的作用力f和第一个单体在x轴方向的位置关系曲线有一个平台(f>0). 由于高分子链的受限减少了高分子链的构象数目和熵,从而增加了其自由能, 因此只有在外力的作用下,高分子链才可以进入中间管道. 当高分子运动到某一位置后,第二个平台开始形成(f<0),这时高分子链自发进入右通道. 这是因为在右通道中高分子链的自由能降低的比左通道中高分子链的自由能升高的快. 右通道中的高分子链自发地拉动左通道中的高分子链. 研究了链长、左、右通道宽度对穿孔有很大影响. 通过这些研究可以详细解释各部分穿行时间不同的原因.     

外力驱动作用下高分子链在表面吸附性质的计算机模拟

采用退火法模拟研究受外力F驱动的高分子链在吸引表面的吸附特性.通过高分子链的平均表面接触数〈M〉与温度T之间的关系计算临界吸附温度T_c,并发现T_c随着F的增加而减小;进而通过高分子链的均方回转半径分析外力驱动作用对高分子链构象的影响,并从回转半径极小值或者垂直外力方向的y和z分量的变化交叉校验临界吸附点T_c.模拟计算了处于吸附状态的高分子链随着外力F的增加是否会发生吸附状态到脱附状态的相变以及发生相变所需施加的外力是否由温度所决定.模拟结果表明:两种不同温度下高分子链的吸附性质和构象性质受外力驱动作用而产生不同现象,在温度区间T*_cTT_c时会发生脱附现象,而在TT*_c时不会发生脱附现象.     

带有三体相互作用的S=1自旋链中的保真率和纠缠熵

研究了带有次近邻和三体相互作用的S=1自旋链的保真率和纠缠熵.通过密度矩阵重整化群数值方法计算了三体相互作用对保真率的影响,并分析了其与量子相变的关系.研究表明保真率可以探测Haldane相与二聚物相之间的相变.此外还研究了该相变与量子纠缠熵的关系.通过保真率和量子纠缠熵这两个信息观测量得到的结果和弦序参量得到的结果一致.在此基础之上给出了相图.     

高分子链移位动力学的理论和模拟研究

高分子链通过纳米管道或纳米孔的移位,存在于各种生命过程中,是物理、化学和生物领域的重要课题,在实验、理论和计算机模拟等领域已经被广泛研究,并应用于科技的不同领域。本文总结了高分子链移位的理论和模拟方面的最新研究成果,讨论了自由能形貌对高分子链移位动力学过程的影响。结合理论计算和模拟研究,分析了链与管道的相互作用、链的组分、链节电荷分布、管道的性质等因素对自由能形貌和高分子链移位时间的影响,并结合自由能形貌对研究结果进行了解释。研究结果有助于理解高分子链的移位机制,从而进一步调控高分子链的移位时间。     

两嵌段高分子链在周期管道内扩散的Monte Carlo模拟

高分子链在纳米管道内的静态和动态特性与许多生物技术和生命过程相关.采用Monte Carlo方法模拟研究了两嵌段高分子链(ANABNB)在周期管道内的扩散过程.管道由长度相等的α和β两部分周期排列而成,其中α部分与高分子链A嵌段间存在吸引相互作用,而其他情形均为纯排斥作用.模拟结果表明,高分子链的扩散过程显著依赖于A嵌段长度,且扩散系数随A嵌段长度呈周期变化.通过对链与管道间的吸引作用能图像分析发现,在扩散系数峰位置,A嵌段的投影长度为管道周期长度的整数倍,同时高分子链的扩散规律与均质链在均质管道内的扩散规律一致;在扩散系数谷附近,A嵌段的投影长度为管道周期长度的半整数倍,同时扩散过程存在一系列明显的受限阶段,高分子链在不同的受限位置间跳跃转移.研究结果有助于嵌段高分子链的序列分离和可控输运.     

有机共轭高聚物的分子链间耦合局域态

有机共轭高分子中,孤子、极化子及激子都是基本的元激发,对解释有机聚合材料的导电发光特性起着主导作用.孤子、极化子以及激子等在晶格位形上都是各具特征的空间局域状态.本文将讨论在有机共轭高分子中存在着另一种局域态——链间耦合局域态,这种局域态是由于分子链间的相互作用所导致,在相互作用分子链端附近形成势阱,可有效束缚电子和空穴等带电粒子.     

混合物物态方程的计算

 在采用体积相加原理计算混合物物态方程的基础上,建立了一种物理模型确定混合物温度。根据混合物中各组分温度和压强平衡条件,采用压强-密度迭代方法计算给出混合物物态方程,编制了两种组分的混合物物态方程计算程序。为检验建立的温度模型的合理性及程序的有效性,分析了不同密度、温度状态的氢（H2）和钨（W）组成的混合物状态参量,计算了以下情形及其组合情形的混合物物态方程：H₂和W以不同质量比混合;质量比固定,单组分状态不同;温度区间和密度区间不同。研究表明:实际应用中在建立的混合物温度模型基础上确定的混合物物态方程是合理的。     

分子费米共振拉曼光谱强度分析

测量了CCl₄和CS₂分子的Raman光谱。用Bertran理论和群论等相关理论对其光谱强度进行了分析,获得了发生费米共振分子的拉曼光谱强度的特殊规律： (1)发生费米共振的基频和倍频(和频)间发生能量转移,两光谱强度大小相互接近,当发生费米共振的基频和倍频(和频)间距离很小时,两发生费米共振的光谱强度相等(R=1);(2)能出现倍频光谱强度高于其基频光谱强度;(3)也会观测到费米共振光谱,而观测不到参与费米共振的和频中的基频光谱。此研究对化学、材料科学中的分子结构、材料成分等研究中的谱线认证、归属有很好的参考价值。     

傅里叶望远镜外场实验性能改进和结果分析

为了实现对傅里叶望远镜成像系统更接近实际的仿真,改进了外场实验系统结构。采用反射式目标,利用准直扩束镜替代空间滤波器和准直透镜,使用大靶面电荷耦合器件作为监视器。在无大气和包含200m水平大气两种情况下,分别对2.5mm的4种不同空间频谱分布目标进行实验。实验选用9×9,17×17,33×33和65×65傅里叶分量分别进行重构。最高成像角分辨率为3.5″。结果表明含大气与无大气重构结果的Strehl比值相近,从而证明傅里叶望远镜成像系统能够克服下行链路低阶大气扰动的影响。     

Asymptotic properties of sequences of iterates of nonlinear transformations

By considering functions defined on the unit interval with a single zero minimum and a single unit maximum we are led to a version of the doubling or universal transformation. The fixed point functions of this doubling transformation have certain invariance properties under conjugacy. These invariance properties lead to a widening of the concept of universality to power law conjugacy classes in which the Feigenbaum divergence parameter is a function only of the product of the powers with which iterating functions approach unity at the maximum and zero at the minimum. We also construct an effective method for computing the divergence parameter from iterates, and derivatives of iterates, generated by the appropriate fixed point function.On leave from Mathematics Department, University of Melbourne, Parkville, Victoria 3052, Australia.     

BSA-SDS-Ag聚合物纳米微粒的制备及其水凝胶性质的研究（Ⅰ）

报道了BSA－SDS－Ag聚合物纳米微粒的制备及水凝胶的性质,用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、傅里叶变换红外（FT－IR）光谱考察了这种聚合物微粒的结构,微粒粒径32nm左右,用UV／Vis光谱及SEM考察了冰凝胶的性,表明Ag^ 离子先与BSA产生化学键合,再学原了Ag粒,进行聚合成网状结构的聚合物。     

Basin of attraction of cycles of discretizations of dynamical systems with SRB invariant measures

Computer simulations of dynamical systems arediscretizations, where the finite space of machine arithmetic replaces continuum state spaces. So any trajectory of a discretized dynamical system is eventually periodic. Consequently, the dynamics of such computations are essentially determined by the cycles of the discretized map. This paper examines the statistical properties of the event that two trajectories generate the same cycle. Under the assumption that the original system has a Sinai-Ruelle-Bowen invariant measure, the statistics of the computed mapping are shown to be very close to those generated by a class of random graphs. Theoretical properties of this model successfully predict the outcome of computational experiments with the implemented dynamical systems.     

在磁场作用下水的特性的变化和它的变化机理

我们研究了在磁场作用下水的光学性质和电学性质等的变化,实验发现它们的这些特性和未受磁场作用的水有重大改变特别是在红外光谱和拉曼光谱中的变化更加明显,这种现象就称为水的磁化。我们从水的中红外光谱得知在3000~3800 cm-1的范围内有奇特的六个峰值存在,从水分子结构和红外光谱的特性出发了解到它们分别代表了自由水分子的OH键的对称与反对称的振动,众多水分子通过氢键连接而成的线性链和环形链的OH键的对称与反对称振动,于是从这个实验我们看到了在这个水中存在有众多水分子结合成的环形氢键链的存在。我们用水分子的极化特性,一阶相变的特性和实验进一步证实了这些环形链的客观存在,根据质子或氢离子在氢键系统中传递理论得知在磁场的罗仑兹力作用下处于水中环形氢键链中质子能够进行传导产生环形电流.这些环形电流象一个分子电流或是个小磁体,它们能彼此相互作用或与外加磁场相互作用,从而改变了水分子的分布和结构状态,导致了水的一些特性的变化,这就是水的磁化的分子机理,我们用这个机理解释了我们从实验中所发现的磁处理过的水的特性如饱和效应和记忆效应等,因此这是非常有趣的实验和现象.     

Electron microscopy study of aggregation of microclusters of sulphur

A study of aggregation of sulphur particles in colloidal suspension of sulphur in water-methanol mixture using TEM and electron diffraction is reported. From the micrographs the aggregates formed have been found to be random and tenuous indicating a fractal structure. The electron diffraction patterns of the aggregates are used to study the mechanism of diffusion and reaction limited aggregation.     

混合物状态方程的计算

多介质流体动力学过程的数值模拟往往涉及混合物状态方程的计算. 做图法和Newton 法是混合物状态方程计算常采用的方法, 前者虽直观精度却差, 后者计算效率高却只具有局部收敛性, 当解与其初始猜测值相差较远时Newton法不一定能够获得收敛解. 为此, 本文给出一种具有大范围收敛性的嵌入算法(imbedding method)求解混合物状态方程, 其基本思想是通过引入嵌入参数, 将待解的混合物状态方程和易解的混合物状态方程线性组合, 构成嵌入方程组, 当嵌入参数从0连续地变化到1 时, 嵌入方程组的解由易解的混合物状态方程的解连续地变化为待解的混合物状态方程的解. 嵌入方程组可由Newton法迭代求解, 也可转化为以嵌入参数为自变量的常微分方程组, 从而易于由成熟的计算方法如梯形法等进行求解. 进一步利用热力学基本关系, Maxwell形式的微分方程描述了压力和温度随嵌入参数的演化速率与应变速率和组分质量分数演化速率的关系. 对铅锡混合物热力学量的计算表明了本文算法的有效性.