受限高分子薄膜界面动力学与缠结的关系

通过Monte Carlo模拟结合原始路径分析(PPA)的方法,阐述了缠结高分子薄膜的界面动力学与缠结程度的关系.研究发现,以吸附势能的临界值εwc≈-0.6 kBT附近为界,当墙壁-高分子作用势能从弱吸引到强排斥变化时,界面层中的链移动快于中心层,只有当墙壁的吸引作用增强到一定程度时,界面层中的链移动才会慢于中心层.界面动力学受到促进或阻碍可能与界面层和中心层的缠结程度直接相关:界面层的缠结程度保持在本体水平上基本不变;中心层的缠结程度在强吸引表面上低于界面层,而在弱吸引和排斥表面上高于界面层.此外,中心层和界面层中高分子链受限程度的变化对薄膜界面动力学行为的转变产生一定影响.对于薄膜中链密度分布情况随墙壁-高分子作用势能变化的分析为相关的物理化学机制提供了理论依据.     

平行板间高分子链构象熵的动力学Monte Carlo模拟

用动力学Monte Carlo方法模拟了受限于两平行板之间的高分子链,并用扫描法计算了链的构象熵S,研究了构象熵相对于自由链的减小量(S0-S)与平行板间距D和高分子链长n的关系.结果证实了de Gennes的自由能标度关系,并给出了标度关系适用的范围.当D非常小时,高分子链受到强烈限制,S0-S与n成正比,表明单链节受到平行板的平均排斥作用力与链长无关.随着D增大,平行板对构象熵的影响越来越弱,单链节受到平行板的平均排斥作用力随链长的增长而增大.当D比较大时,平行板对构象熵的影响近似可以忽略,高分子链构象熵与自由空间中的结果一致.     

高分子链形状与尺寸关联的Monte Carlo模拟

运用MonteCarlo方法对线型高分子链格点模型的构型进行了模拟,研究了构型的尺寸(采用平方末端距R²,平方回转半径S²来表征)和形状(由非球形因子A表征)之间的关联.对任何长度的高分子链,其关联系数CA,R²和CA,S²均为正值,表明高分子链的形状与尺寸之间存在正关联,即尺寸小的构型其非球形因子A一般也小,反之尺寸大的构型其非球形因子A一般也大.关联系数CA,R²和CA,S²均随链长的增大而减小,近似地与链长的倒数(n^-1)成正比.研究还表明,关联系数的极限值(链长n很大时)与格点的类型无关,与链样本产生的方式也无关,但与链是否考虑排斥体积有关,考虑了排斥体积后,关联系数增大.     

端点附壁的高分子链形状的Monte Carlo模拟

分别基于简立方格点和四面体格点模型对一端吸附在无限大平面的高分子链（平面接枝高分子链）的形状进行了Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ模拟,结果表明,接枝高分子链的形状更偏离球形,〈Ｌ＾２１〉：〈Ｌ＾２２〉：〈Ｌ＾２３〉的极限值约为１：２．７５：１２．５,其中〈Ｌ＾２１〉,〈Ｌ＾２２〉和〈Ｌ＾２３〉分别为回转半径张量的本征值Ｌ＾２１,Ｌ＾２２和Ｌ＾２３（Ｌ＾２１〈Ｌ＾２２〈Ｌ＾２３）的统计平均;链长相同时,接枝     

高分子链构象性质和溶解性的Monte Carlo模拟

运用Monte Carlo方法对线型高分子链格点模型的构象进行了模拟,研究了单链体系的构象的尺寸（采用均方末端距,均方回转半径来表征）、形状（采用平均非球形因子来表征）和溶解性随溶剂与链段间相互作用能的变化情况.结果表明,、和随着εPS的增大而减小,具有相同的变化规律;随着Δε增大,溶剂变得越来越不利于溶解,高分子链的形状蜷曲为椭球形,高分子线团相互穿插交叠.     

双分散高分子薄膜中短链对长链缠结和动力学的影响

采用Monte Carlo微观模拟结合原始路径分析的方法,研究了分子量双分散的高分子薄膜中短链的质量分数对长链的缠结和动力学行为的影响.模拟发现,当短链的质量分数较大时,薄膜内缠结点之间的关联性较低,缠结点易于被解开,长链动力学受到链受限程度的控制,随着膜厚的减小单调减慢;当短链的质量分数较小时,薄膜内缠结点之间的关联性较高,缠结点不易被解开,缠结点数目和关联性共同导致长链动力学随膜厚的非单调变化.模拟结果为明晰分子量分布对高分子薄膜中链缠结和动力学行为的影响规律提供了有益参考.     

磁性高分子链的磁性质和构象性质的Monte Carlo模拟

采用退火 (Annealing)MonteCarlo方法 ,从高温到低温顺序模拟了简立方格点上考虑最近邻Ising相互作用的磁性高分子链在不同温度的磁性质和构象性质 .磁性高分子链在低温下存在自发磁矩 ,无限长链的临界温度Tc=1 77± 0 0 5J kB.在临界温度附近 ,高分子链经历了从伸展的无规线团到紧缩球体的塌缩相变 .对链的尺寸、形状、近邻数及能量的分析表明 ,高分子链的构象性质从温度Tc=1 77开始发生较明显的变化 ,这表明高分子Ising链的相变是Ising相互作用和链节运动协同作用的结果 .     

Monte Carlo方法在高分子科学中的应用

介绍了Monte Carlo方法的历史及其特点,并描述了它在现代高分子科学研究中的广泛应用情况,并对其前景作了一些展望。     

单链DNA在受限环境中伸展的Monte Carlo模拟

Stretching and relaxation of a single DNA molecule tethered in a specially designed thin slit were studied using Monte Carlo simulation combined with bond fluctuation method. It was found that the extension and relaxation of the single DNA molecule are greatly affected by the confined environment. If the extent of the confined environment is increased by decreasing the distance between the two planar surfaces of the slit, the extension of the single DNA molecule increases, due to the screening of the hydrodynamic interaction of DNA segments by the planar surfaces of the slit. The relaxation of the single DNA molecule in different confined environments verifies this assumption completely. The correlation between the end-to-end separation and flow velocity obtained by Monte Carlo simulation is in good agreement with either the experimental results or theoretical consideration reported previously.     

高分子单链热力学量的Monte Carlo模拟

提出了一种Monte Carlo模拟方法,可以计算高分子链的热力学量.该方法采用简单立方格子上的自避行走链和紧邻相互作用模型,计算了链长200以内的链在无量纲相互作用参数△_ε/(?)T不同数值下的构象熵和Helmholtz自由能,其中△_ε为一次接触的能量,(?)为Boltzmann常数,T为绝对温度.模拟结果和直接计数法的准确结果显示出较好的一致性 并且得到排除体积和相互作用效应互相抵消的(?)条件下的参数△_ε/(?)T之值大约为-0.6且与链长无关.     

MONTE CARLO STUDY ON THE CRITICAL ADSORPTION POINT OF BOND-FLUCTUATED POLYMER CHAINS TETHERED ON ADSORBING SURFACES

 The behavior of three-dimensional bond fluctuation model chains tethered on an adsorbing flat surface was simulated by the Monte Carlo method. The dependence of the number of surface contacts M on the interaction strength e and the chain length N was investigated by a finite-size scaling law M = N[a₀ + a₁N^1/v_k + O((N ^1/v_k)²)] for e near the critical adsorption point e_c, i.e., k ≡(e-e_c)/e_c closes to 0. The critical adsorption point was estimated to be e_c = 0.93, and the exponents  = 0.49 and 1/v= 0.57.     

MONTE CARLO STUDY ON THE CRITICAL ADSORPTION POINT OF BONDFLUCTUATED POLYMER CHAINS TETHERED ON ADSORBING SURFACES

The behavior of three-dimensional bond fluctuation model chains tethered on an adsorbing flat surface was simulated by the Monte Carlo method.The dependence of the number of surface contacts M on the interaction strengthεand the chain length N was investigated by a finite-size scaling law M = Nφ[a0 + a1N1/V/κ+ O((N1/vκ)2)] forεnear the critical exponentsφ= 0.49 and 1/v= 0.57.     

半刚性高分子链塌缩相变的蒙特卡洛模拟

本文主要研究半刚性高分子链在不同温度下的形态变化,特别是在低温下的塌缩相变。我们对半刚性高分子链在三维简立方点阵上进行蒙特卡洛数值模拟。计算模型中考虑了链段间的排斥势、近邻间的吸引势和局域刚性势。链的刚性程度由刚性势与吸引势的比值确定。计算证明在温度逐步下降时,柔性链的形态由高温下的无规线团逐渐收缩为低温下的无规紧缩线团;但刚性程度较高的链则首先扩展,然后再收缩为具有一定有序度的紧缩态。同时我们也证明半刚性高分子链的塌缩相变是与柔性链的形态转变相同,它们的热力学行为都符合二级相变的特征。     

类蛋白质分子扩散系数的模拟计算

蛋白质分子是一类比较特殊的高分子，一方面它的性质与氨基酸序列密切相关，另一方面其二级结构（如α螺旋以及β折叠等）极大地影响着它的性质．另外它的内部结构又非常紧密，与一般的高分子链完全不同．同时随着计算机技术的发展，计算机模拟日益作为一种有效的手段广泛应用于高分子科学的研究．但是由于蛋白质分子比一般的高分子结构更加复杂，如氨基酸之间有复杂的互相作用等，因此对蛋白质性质的研究往往建立在简化模型的基础上，如基于格点的HP紧密高分子模型等．虽然建立在格点模型上的蛋白质分子和真实的蛋白质分子存在着一定的差异，但基本上能体现蛋白质分子的主要特征，因此把这一类分子称为类蛋白质分子．     

不等活性缩聚反应动力学及其分子量分布Monte Carlo模拟

将缩聚产物分子量分布（ＭＷＤ）的ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法和聚合反应动力学的ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法结合起来，可在研究聚合反应动力学的同时获得ＭＷＤ随时间的变化．将该方法用于研究非等活性的ＡＢ—ＡＡ型缩聚反应的动力学与实验结果十分一致．通过考察高活性ＡＡ单体加入后对其动力学行为和相应的ＭＷＤ的影响，作者提出了对聚苯撑醚砜的ＡＢ型缩聚合成中加快其反应速度和改进ＭＷＤ的实用方法．     

Monte Carlo方法模拟胶体沉降过程中粒子半径的影响

运用Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法模拟了粒子在重力场中扩散控制的沉降过程，获得了不同粒径下的沉降图样，并用分维进行了分析。结果表明，随着粒子半径的增大，沉降图样堆积得越来越紧密，当粒径小于４３０ｎｍ时，分维数随粒径的增大迅速增大；大于４３０ｎｍ时，分维数增长缓慢，最后趋近于２。     

Monte Carlo方法模拟的线性聚合物无规降解行为

在光、热、剪切、酸等条件下 ,聚合物经常发生无规降解 .在有关描述中 ,无规降解过程仅仅被表述为在反应初期聚合物的粘度大幅度下降而单体的含量变化不大 .显然这种描述是粗略的 .由于在确定分子量分布时需要使用昂贵的GPC ,由试验直接考察无规降解成为不太容易进行的研究内容 ,而由模拟 ,则可以很容易的观察到这类反应的变化过程 .关于降解的MonteCarlo模拟 ,有过很多报道[1～ 7] .在这些文章中 ,多是讨论降解过程中 Mn、 Mw 的变化趋势 ,而不涉及具体聚合度的分子数变化情况 .但是在某些情况下 (如多糖的降解 ) ,对具体某聚合度下的…     

甲烷化反应机理的蒙特卡罗模拟

甲烷化反应机理的蒙特卡罗模拟郭向云，李永旺，王琴，罗庆云，钟炳（中国科学院山西煤炭化学研究所太原０３０００１）关键词蒙特卡罗方法，模拟，甲烷化机理催化反应机理可用普通动力学模型研究，也可用蒙特卡罗（ＭＣ）模型研究。对于一些比较复杂的催化反应，其动力学...