一混沌模型系综模拟研究

用随机模拟方法研究了化学混沌模型的介观动力学。对该混沌模型的系综模拟发现,在这种不稳定运动中存在强烈的内部涨落,然而由于混沌运动整体上的稳定性,使得系综中的代表点被限制在混沌吸引子上,并且单个代表点形成的随机轨道很好地保持了确定性混沌吸引子的基本特征。     

化学混沌主方程的随机模拟

在分子运动层次上,研究大量粒子的无序运动如何导致宏观上的集体行为已有很长的历史．在宏观层面上,耗散过程一般用一组唯象常微分或偏微分方程描述．虽然从微观上对无序的分子运动的描述在物理上更为基本,但是宏观上的唯象描述数学处理则更加方便．实际上,探讨诸如耗...     

化学自催化混沌反应模型中的耦合作用与混沌同步

选用混沌自催化反应作为子系统,构造了耦合自催化反应系统,研究了耦合变量、耦合系数对混沌动力学行为的影响,给出了不同耦合系数下系统的动力学特征,探讨了耦合作用机制.结果表明,耦合作用能明显地改变子系统的动力学行为,强化系统间的相关性.耦合后的混沌运动受到调整与抑制,耦合强度加大时,呈现出混沌运动轨线的周期化,耦合系数大于临界值,两子系统实现了完全的同步.不同变量的耦合时,影响最大的是第二种变量.对于三种物质均有耦合时,更容易出现混沌的抑制、运动状态的锁相与周期化和混沌的完全同步.     

介观化学体系中的动力学尺度效应

以生命和表面催化体系为对象,研究了介观化学体系中内涨落对体系非线性动力学行为的调控作用。内涨落可以诱导随机振荡,其强度在体系处于最佳尺度时会出现一个甚至多个极大值,并且在耦合体系中会得到进一步增强,表现为尺度共振效应、尺度选择效应和双重尺度效应,揭示了介观化学体系中尺度效应的新机制。     

实验控制Belousov-Zhabotinsky-CSTR化学混沌反应

用两种方法来控制在连续流动釜式反应器(CSTR)中的Belousov-Zhabotinsky(BZ)化学混沌反应:(1)自适应延迟时间反馈控制方案;(2)线性自相互作用控制方案。第一种控制方案是一种微扰控制,并能将BZ-CSTR化学混沌稳定控制到其内嵌的不稳定周期轨道(UPO)上去。这种方法的优越之外可以由系统延迟时间的自适应调节得以显示。第二种控制方案可以驱动BZ-CSTR混沌动力学到达一系列规则的动力学状态,这些动力学状态可能并不是混沌轨道中内嵌的本征轨道。在控制BZ-CSTR化学混沌反应的实验中,这两种方案显示出了很大的灵活性和有效性。     

介观化学体系中的动力学尺度效应

以生命和表面催化体系为对象,研究了介观化学体系中内涨落对体系非线性动力学行为的调控作用.内涨落可以诱导随机振荡,其强度在体系处于最佳尺度时会出现一个甚至多个极大值,并且在耦合体系中会得到进一步增强,表现为尺度共振效应、尺度选择效应和双重尺度效应,揭示了介观化学体系中尺度效应的新机制.     

介观化学体系中的动力学尺度效应

以生命和表面催化体系为对象,研究了介观化学体系中内涨落对体系非线性动力学行为的调控作用。内涨落可以诱导随机振荡,其强度在体系处于最佳尺度时会出现一个甚至多个极大值,并且在耦合体系中会得到进一步增强,表现为尺度共振效应、尺度选择效应和双重尺度效应,揭示了介观化学体系中尺度效应的新机制。     

双嵌段共聚物薄膜介观结构的耗散粒子动力学模拟

采用耗散粒子动力学(Dissipative Particle Dynamics, DPD)方法模拟两平行平板间的双嵌段共聚物体系的介观结构. 模拟结果表明, 随板间距的增大, 体系分层数量的增加是不连续的, 在分层数量的增加过程中, 出现不规则结构的过渡区；聚合物链末端距随板间距的增大呈周期性振荡, 振荡幅度逐渐减小. 对模拟结果的分析表明：层状结构转变点与分层数量之间存在近似线性关系；层状结构转变点近似与共聚物链长的2/3次方成正比.     

流动体系的化学动力学簡介

一、60动体系动力学的历史回頭 早在1887—1889年間,化学动力学便成为組成物理化学的一门学科,但是迟至本世紀初叶,人們才开始注意流动体系的化学动力学問題。例如:威克寨第(Wegscheider)在1900年討論了变容过程的化学反应速度問題;波登斩泰(Bodenstein)和窝魯加斯(Wolgast)在1908年提出了完全混合的流动体系的化学反应速度公式;朗繆尔(Langmuir)在1908年推导出恆容过程中扩散作用与流动体系的化学反应速度的普遍关系式,并且将它应用于扩散系数极大和极小     

一种控制化学混沌的新方法

提出了一种控制化学混沌的新方法以稳定控制不稳定周期轨道(UPO).　这是一种偶然比例反馈控制(OPF)战略的扩展,它克服了OPF局限性,即OPF控制律的线性限制,并扩展到全混沌区.　本方法利用反传人工神经网络(BP-ANN)来表达非线性控制律,以增加控制的鲁棒性.　其有效性通过一个混沌自催化反应模型的数值模拟进行了检验.     

细胞膜离子通道的一个非线性动力学模型

提出一个关于细胞膜离子通道的非线性动力学模型，此模型克服了Liebovitch模型的一些严重缺陷，也更符合通道中离子运动实际．模型导出的Ⅰ-Ⅴ曲线与实验结果符合得很好．     

水溶液中Pluronic嵌段共聚物聚集行为的介观模拟

通过介观动力学方法(MesoDyn)研究了低浓度下的三嵌段共聚物PEO27PPO61PEO27 (P104)水溶液的聚集行为, 讨论了聚合物浓度、模拟时间对P104水溶液相行为的影响. 在聚合物浓度较低(φ<35%)的情况下, 可以形成三种不同的胶束聚集体：球形胶束(spherical micelle)、胶束簇(micellar cluster)和盘状胶束(disk-like micelle). (1) 球形胶束(5%-10%, φ), 模拟的胶束结构表明疏水的PPO嵌段形成球形内核(micellar core), 而亲水的PEO嵌段形成核壳(micellar corona), 并有水分子存在内核和核壳之中；(2) 胶束簇(11%-15%, φ), 由于球形胶束之间的缔合, 形成直径明显高于球形胶束的聚集体, 其半径比球形胶束大1 nm左右；(3) 盘状胶束(16%-25%, φ), 胶束簇核壳PEO嵌段之间的相互缠绕, 形成了成串的类似盘状的胶束. 模拟中有序参数随浓度的变化证明了这种结构划分的合理性.     

耗散粒子动力学模拟Nafion膜和PVA/Nafion共混膜的介观结构

采用耗散粒子动力学模拟方法研究了水化Nafion膜和水化聚乙烯醇(PVA)/Nafion共混膜的微结构.模拟结果表明水化Nafion膜和水化PVA/Nafion共混膜均能形成相分离的微结构.在水化Nafion膜中,水与磺酸根混合形成管状的水团簇.随着膜内水含量增多,管状水团簇的尺寸逐渐变大并在膜内形成连续的水通道.在水化PVA/Nafion共混膜中,PVA、水、磺酸根混合形成亲水性区域.共混膜中PVA的质量分数和水含量共同影响膜的微结构.当膜中PVA质量分数较低时,PVA主要分布在Nafion的磺酸根基团周围;PVA质量分数升高后,PVA会在膜内单独成一相.当膜中的水含量相对较低时,水分子会溶解于PVA中,此时膜内不存在单独的水团簇;膜中的水含量增多后,膜内会形成接近于球形的水团簇.本文工作可为直接甲醇燃料电池用的PVA改性Nafion膜的开发提供参考.     

材料研究中的介观模拟方法

介绍了材料研究中的蒙特卡罗、元胞自动机和耗散粒子动力学三种介观模拟方法的原理和应用。重点阐述了耗散粒子动力学方法在材料研究领域中的应用,包括嵌段共聚物在水溶液中的聚集行为、聚合物和表面活性剂的相互作用、复杂流体流动的耗散粒子动力学研究、嵌段共聚物的微相分离等,除此之外,笔者还初步探索了耗散粒子动力学在熔体静电纺丝领域的...     

介观振荡化学反应体系的内噪声随机共振

用化学Langevin方程研究了内噪声对介观振荡化学反应体系的影响.研究发现,在确定性体系处于定态条件下,内噪声可以导致体系振荡:随着内噪声强度的变化,诱导振荡信号的信噪比通过一个极大值,表明内噪声随机共振的出现;由于内噪声强度随着系统体积的变化而改变,因此,这一现象也证明了系统尺度共振,即最佳尺度效应的存在.     

彩色卤化银体系中染料云形成的动力学模型

本文根据彩色卤化银成像体系中显影剂氧化产物(QDI)在介质层中扩散-反应的过程,设计了一个描述彩色染料影像最小基元-染料云形成的动力学过程的数学模型。此模型模拟了内含分散性成色剂油珠的介质层中,曝光的卤化银颗粒在彩色显影时,其表面上生成的QDI在向颗粒周围作球型扩散的同时,一方面其本身要进行脱氨或磺化反应,另一方面又要与成色剂油珠发生界面偶合反应生成染料,并在颗粒周围形成染料云。此模型不仅可提供彩色卤化银体系中染料云形成细微过程的描述,而且还可提供介质层中染料的径向分布、QDI浓度的时空分布以及还原的银量和染料产率等重要结果。     

介观层次上的计算机模拟和应用*

本文综述了近年发展起来的介观层次上的计算机模拟和应用。介绍了两种较为成熟的模拟方法: 介观动力学和耗散颗粒动力学。还介绍了介观模拟方法在胶束形成、胶体絮状物构造、乳化剂、流变学、共聚物和高分子混合形态以及通过多孔介质的流动研究中的应用。     

介观生化反应的随机和混合模拟算法

随着细胞等介观体系中研究的深入,介观生化反应的模拟方法日益引起人们的关注。一方面,这类体系中涨落效应显著,化学反应本质上是随机的离散过程,经典的确定性模拟方法不再适用,需要使用随机模拟方法;另一方面,这种体系中子反应的速率和反应物的分子数目可能有显著差别,存在多尺度特性,使一般随机算法的模拟效率极低,对反应的准确高效模拟提出了新的要求。本文简述了Gillespie提出的一系列基本随机算法,综述了近年来发展的针对反应多尺度特性的改进随机算法和混合算法,介绍了各类算法的特点、实现的技术问题及相对其他算法和实际生物信号描述表现出的优缺点。     

光解碎片平动谱中二级过程的运动学及化学动力学

本文发展了一套分析处理分子束光解反应实验中二级分解产物飞行谱的方法, 它改进了Kroger和Riley的最初讨论。本文表明许多重要的信息都可以从高度平均的实验数据中得出。这包括二级分解产物的平均平动能分布、空间各向异性参数、平行竞争通道间的反应比。模拟的结果可以表现二级分解反应的一些主要特征。     

烷基苯磺酸盐在油水界面行为的介观模拟

采用耗散颗粒动力学(DPD)方法在介观层次上模拟了表面活性剂烷基苯磺酸盐在油/水界面的排布行为, 考察了分子结构、浓度、盐度、油相等因素对表面活性剂界面密度和界面效率的影响, 并探讨了利用表面活性剂复配协同效应提高界面活性的理论机制. 分子模拟给出的分子水平的微观信息为强化采油技术中配方筛选和表面活性剂的有效应用提供指导.