木聚糖热解过程的分子动力学模拟

采用Hyperchem聚合物构建软件和半经验方法建立并优化木聚糖分子结构模型,得到木聚糖分子链的结构参数。基于Amber力场,采用周期性边界条件,在300~1 300 K,模拟研究了聚合度为9的木聚糖链热解过程。结果表明:当温度为550 K时,木聚糖分子链上的木糖苷键发生断裂,同时羟基脱落;当温度升高到650 K时,木聚糖吡喃环上的C—O键发生断裂,之后相应发生C—C键断裂。模拟得到木聚糖链热解的主要断裂基团,并分析了基团碎片可能对应的产物以及木聚糖主要裂解产物2-糠醛、乙醇醛、丙酮醇、二氧化碳、一氧化碳的生成机理。     

受限状态聚合物熔体的分子动力学模拟

用粗粒化的分子动力学(MD)模拟方法从分子层次研究了受限于粗糙壁内的聚合物熔体的动力学性质. 结果表明, 对于链长较短的受限聚合物熔体体系, 随着膜厚的增加, 体系内部高分子链的松弛时间逐渐减少; 然而对于链长较长的受限体系, 聚合物链的松弛时间随着膜厚的增加先减少后增加. 推测这种由于链长的变化所引起的动力学性质的差异源自受限熔体内聚合物链聚集状态的改变, 并且通过考察交叠参数对这种改变进行了分析. 结果表明, 在膜厚增加的过程中, 决定受限状态高分子长链松弛机理的因素逐渐从受限效应转变成为链间的缠结效应.     

侧链液晶聚合物相转变点的分子动力学模拟

液晶基本上可分为３类：向列型液晶、近晶型液晶和胆甾型液晶［１］．液晶材料的相转变温度的预测对选择和设计液晶材料具有非常重要的作用．本文用分子动力学模拟法对聚［ω－（４′－甲氧基联苯－４－氧基）己基］甲基丙烯酸酯（ＰＭ６ＭＰＰ）单链分子进行了研究,模拟...     

电场下离子型聚合物复合囊泡结构变化的分子动力学模拟

利用粗粒化分子动力学模拟研究了电场作用下离子型聚合物复合囊泡形变与破裂的过程.定量分析了囊泡破裂过程中的结构变化,包括囊泡的形变程度、破裂速度、组分分布以及破裂后的结构.研究表明,电场强度较弱时,囊泡表面所吸附的聚电解质首先脱落,囊泡由球形结构转变为椭球结构.随着电场强度增大,离聚物的离子侧基发生重新排布,囊泡表面电荷的有序结构被破坏,导致囊泡的结构无法维持而破裂,囊泡塌缩,分裂形成离聚物团簇,并进一步破裂为小尺寸的离聚物聚集体,均匀分散于溶液中.本文利用分子动力学模拟明确了电场中离子型高分子复合囊泡破裂过程的分子机理,为药物释放技术的优化及发展提供了理论支持.     

金属纳米粒子在聚合物中的磁致排列──实验及分子动力学模拟

用磁场控制碳包镍纳米颗粒在环氧树脂中的排列,制备了具有优异电学性能的一维有序的纳米复合材料.在添加质量分数为3%-10%的镍纳米颗粒时,导电率提高了3个数量级,介电常数增大了2-3倍.对纳米颗粒的磁致排列进行了分子模拟,结果表明,偶极强相互作用是导致纳米粒子排列的主要原因,排列过程经历了聚合、成链和粗化等阶段,成链的时间尺度在秒数量级.模拟结构与实验观察结果基本一致.     

两端系留纳米粒子聚合物的分子动力学模拟

两端系留纳米粒子聚合物是研究末端对聚合物链弛豫行为影响的优选分子模型.本文构建了两端系留纳米粒子聚合物模型,运用粗粒化分子动力学方法研究了两端系留纳米粒子聚合物的特征温度和弛豫行为,探讨了纳米粒子半径和聚合物链长对玻璃化转变温度、结晶温度和介电性能的影响.研究表明,聚合物两端纳米粒子的存在可延缓聚合物链的弛豫并促进结晶,使两端系留纳米粒子聚合物的玻璃化转变温度和结晶温度均增加.研究结果与相关的实验报道吻合,可加深对两端系留纳米粒子聚合物结构和性能的理解.     

分子模拟在有机聚合物电致发光材料设计中的应用

对聚合物分子模拟理论和一种较为精确的聚合物模拟方法－地简要的介绍，分析模拟计算的结果如能量结构、前线轨道能级、能带结构、跃迁能等与电致发光相关的测定指标如导电性、氧化还原电位、光电子能谱、吸收与发光谱、光氧化性、热稳定性相关联。并讨论了分子模拟辅助电致发光新材料设计上的应用。     

水溶性聚合物与硬石膏晶体相互作用的分子动力学模拟

用分子动力学(MD)方法, 模拟计算了6种水溶性聚合物阻垢剂{聚丙烯酸(PAA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)、丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物[P(AA-co-MAE)]、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物[P(AA-co-HPA)]、聚马来酸(HPMA)、丙烯酸-马来酸共聚物[P(AA-co-MA)]}与硬石膏晶体的相互作用. 结果发现, 聚合物与硬石膏晶体结合能的大小排序为P(AA-co-MA)＞HPMA＞P(AA-co-HPA)＞P(AA-co-MAE)＞PMAA＞PAA, 同种聚合物阻垢剂对硬石膏两晶面生长的抑制能力相差不大. 对体系各种相互作用以及对关联函数g(r)的分析表明, 体系结合能主要由库仑作用提供. 与硬石膏晶体结合的聚合物发生明显形变, 但形变能远小于体系的非键作用能. 聚合物中不同位置羧基的动力学行为差别很大, 链端羧基的运动翻转比链中部羧基剧烈得多, 因后者与硬石膏晶体的结合比前者牢固而能更有效地抑制垢晶体生长.     

Molecular Dynamics Simulation of Methane Hydrate Decomposition in the Presence of Alcohol Additives

The decomposition process of methane hydrate in pure water and methanol aqueous solution was studied by molecular dynamics simulation. The effects of temperature and pressure on hydrate structure and decomposition rate are discussed. The results show that decreasing pressure and increasing temperature can significantly enhance the decomposition rate of hydrate. After adding a small amount of methanol molecules, bubbles with a diameter of about 2 nm are formed, and the methanol molecules are mainly distributed at the gas-liquid interface, which greatly accelerates the decomposition rate and gas-liquid separation efficiency. The radial distribution function and sequence parameter analysis show that the water molecules of the undecomposed hydrate with ordered ice-like configuration at a temperature of 275 K evolve gradually into a long-range disordered liquid structure in the dynamic relaxation process. It was found that at temperatures above 280 K and pressures between 10 atm and 100 atm, the pressure has no significant effect on hydrate decomposition rate, but when the pressure is reduced to 1 atm, the decomposition rate increases sharply. These findings provided a theoretical insight for the industrial exploitation of hydrates.     

高分子粗粒化分子动力学模拟进展

模拟与理论、实验相互补充,彼此验证,使我们在原子和分子尺度上理解相关实验现象中的微观物理机制。结合高性能计算机和计算技术的发展,模拟已发展成为独特的高分子科学研究手段,在高分子材料优化设计和性能与结构问的性能关系研究中起重要作用。高分子具有不同层次的结构,材料的性质和功能不仅取决于化学结构和分子性质,而且很大程度上取决...     

Reactive Molecular Dynamics Simulation on Thermal Decomposition of n-Heptane

The thermal decomposition of n-heptane is an important process in petroleum industry. The theoretical investigations show that the main products are C₂H₄, H₂, CH₄, and C₃H₆, which agree well with the experimental results. The products populations depend strongly on the temperature. The quantity of ethylene increases quickly as the temperature goes up. The conversion of n-heptane and the mole fraction of primary products from reactive molecular dynamic and chemical kinetic modeling are compared with each other. We also investigated the pre-exponential factor and activation energy for thermal decomposition of n-heptane by kinetic analysis from the reactive force field simulations, which were extracted to be 1.78×10¹⁴ s^-1 and 47.32 kcal/mol respectively.     

诺氟沙星-DNA复合物的分子动力学模拟

采用分子模建的方法构建了诺氟沙星-DNA复合物的初始结构, 通过2 ns的分子动力学(MD)模拟研究表明: 诺氟沙星能够和双螺旋d[ATATCGATAT]₂形成稳定的复合物, 药物分子可紧密结合在DNA的小沟区域, 并且能够与DNA的鸟嘌呤碱基形成两个稳定的氢键. 在分子水平上提供了诺氟沙星直接与双螺旋DNA相互作用的结构及复合物的动态变化情况.     

Al2O3/PDMS复合材料热传导的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了Al2O3/聚甲基二硅氧烷(PDMS)复合材料在300 K时的传热行为,通过分析热传导、温度梯度以及导热增强等理论数据,讨论了不同半径以及不同浓度的Al2O3填料粒子对PDMS传热的影响.结果 表明随着体积分数的增大,Al2O3/PDMS复合材料的热传导先减小后增加.并且当Al2O3填充粒子...     

非连续分子动力学模拟方法及其在大分子研究中的应用

计算机模拟技术已成为大分子构象等基础研究的一种重要手段。非连续分子动力学模拟(DMD)与传统的分子动力学模拟(MD)方法有所不同,基于不连续势能和相关的模拟编程方法,运行速度大大提高。本文讨论了DMD方法的特点,总结了DMD方法的应用,重点以蛋白质折叠为例介绍了如何使用DMD方法,最后对DMD方法的发展前景进行了展望。     

水化镁基蒙脱石的分子动力学模拟

利用分子动力学(MD)模拟了300 K时镁基蒙脱石(粘土)层间水和镁离子的结构和动力学性质.模拟结果显示水在粘土层间分为二层,只有一小部分水被粘土表面吸附,与粘土结构中的羟基形成氢键,不同分布位置的水处于动态平衡.层间水分子氢键配位数比普通水少24%左右,水在粘土中自扩散系数D＝5.355×10^-10 m²·s^-1,约为主体相水的1/4.镁离子在粘土层间形成一层,其与水分子配位数约为6.进一步讨论了温度对粘土层中水的结构和动力学性质的影响.随着温度升高,水层的局部密度ρ(z)降低,水在XY方向的扩散系数不断增大.当温度达到600 K后,层间水分子间的氢键断裂,与超临界状态下水的结构相似,层间水的扩散系数达最大值,温度进一步升至700 K时,其值基本无变化.     

覆盖的氩原子簇过热的分子动力学模拟(英)

通过分子动力学模拟研究了覆盖较高熔点的原子的氩原子簇．原子族由177个氩原子和72个覆盖原子组成．覆盖原子的势能参数ε比氩原子大50％，该原子簇比纯氩原子簇熔点过热2K．模拟结果表明，覆盖的原子簇过热的原因是：在达到熔点之前，体系缺少氩原子构成的自由表面，仍然是覆盖原子的有序表面．     

Molecular Dynamics Studies on Thermal Behavior of a FAU-type Zeolite

IntroductionZeolitesaregenerallycrystallinealuminosilicates.TheirframeworksarecomposedofinterconnectedTO.(T=Si.Al)tetrahetralnetworkswhichhavenumerousmoleculardimensionalmicropores.Itisknownthatzeoliteframeworkscanvibratethermallyorbedistortedbychangeoftemperatureorthepresenceofsorbedmolecules.Thecatalyticpropertiesofthezeolitesandthestabilityoftheframeworkaregreatlyaffectedbythetemperatures.Itisthusmeaningfultomodeltheflexibleframeworksinasimulationinordertounderstandthepropertiesofthezeol…