模拟囊泡形变动力学的新方法离散空间变分法

提出了全新的离散空间变分法研究二维囊泡形变动力学过程，克服了原先解析或数值解囊泡形状方程遇到的困难，结果表明动力学终态与已有理论方法的计算结果完全一致；说明这一方法正确而且解法稳定有效，这一方法可进一步推广至研究三维无对称性的囊泡形状以及膜与膜之间有长程相互作用的情形，这为囊泡形状的研究提供了新的理论手段. 关键词： 离散空间变分法 囊泡 动力学 Helfrich方程     

基于离散变分原理的耗散动力学模拟方法：模拟三维囊泡形状

将基于离散变分原理的耗散动力学模拟方法应用到三维囊泡体系,通过优化囊泡的弯曲能求解其平衡态形状. 该方法的优点之一是不需要预先假定对称性. 针对特定约化自发曲率的囊泡体系,该方法模拟获得了一系列轴对称形状,模拟结果与文献中预先假定轴对称条件的计算方法所报道的结果一致,这验证了该模拟方法的可靠性及精确性. 此外,使用该方法研究了两个差别巨大的平衡态形状之间的转变动力学,在转变过程中观察到了多个非轴对称的中间形状. 研究结果表明该方法不仅可以模拟囊泡的非轴对称结构,而且具备模拟囊泡在剧烈形变下演化过程的能力. 为研究更复杂的囊泡体系,特别是生物膜的形变提供了一个重要的理论模拟方法. 关键词： 生物膜 离散空间变分法 耗散动力学 三角网格划分     

三区域膜泡相分离模式之间转变的研究

基于Helfrich弹性曲率模型,结合实验参数,用直接极小化方法对三区域膜泡的两种相分离模式的稳定形状,及其之间的相变进行了计算,得出相变点为φ_o^*=0.49,与实验结果φ_o^*=0.5很接近.用直接极小化方法还研究了三区域膜泡发生发芽的必要条件,指出只有当约化线张力系数足够大,并且膜泡内外溶剂能自由渗透时,才可能发生发芽形变,并对渗透的可能机制进行了探讨.     

多聚赖氨酸诱导的负电性磷脂巨囊泡形变

利用荧光显微技术表征了多聚赖氨酸诱导的负电性磷脂巨囊泡的动力学响应行为.研究发现,多聚赖氨酸可吸附至二油酰磷脂酰胆碱和二油酰磷脂酸混合磷脂巨囊泡的表面,诱导其发生粘连、出"绳"及破裂现象.分析认为,在低盐环境中,膜形变由多聚赖氨酸吸附于二油酰磷脂酸富集区引起的膜两叶应力不对称,以及静电相互作用等因素产生.研究结果对基于聚合物-巨囊泡体系的药物输运控释、细胞形变、微控反应和基因治疗等方面的研究提供有价值的支持.     

两自由度带电耦合振子系统的守恒量与近似解

由于两自由度带电耦合振子系统的Lagrange函数中存在耦合项,从而导致其运动微分方程是非线性耦合的.先通过坐标变换消去Lagrange函数中的耦合项,用直接积分法求得系统的守恒量,用Adomian分解法求得系统的近似解,再通过坐标反变换求得系统在原坐标下的守恒量与近似解,并对近似解作了讨论.     

磷脂微滴囊泡化的介观模拟

发展了一种非显示溶剂的粗粒化三粒子磷脂模型,该模型明确反映磷脂分子的双尾结构．模型分别采用变形的MIE作用势和Harmonic作用势描述分子间非成键和分子内成键相互作用,粗粒化力场参数通过拟合DPPC双分子层的结构和力学性质获得．该粗粒化模型成功重现了磷脂分子从随机初始态到双分子层和从盘状结构到囊泡的形成过程．应用该模型系统研究了球形和柱形磷脂微滴囊泡化的过程,结果表明此模型能有效地模拟介观尺度下复杂磷脂囊泡的形成及演化．     

星形两嵌段共聚高分子薄膜微相分离的耗散粒子动力学模拟

利用耗散粒子动力学模拟研究了两类典型的星形两嵌段共聚高分子薄膜的微相分离行为. 结果表明,(A_x)₄(B_y)₄体系的相图较(A_xB_y)₄体系具有明显的对称性,且前者比后者更易发生相分离,与体相中的情况相近,并可归因于两类星形高分子在结构上的差异;组成相同的星形共聚高分子体系在体相与薄膜中所形成的介观结构之间存在对应关系;减小薄膜厚度与加大A-B组分间排斥强度均有利于增强所形成结构的有序性. 同样是缘于分子结构差异,两类星形高分 子薄膜中的均方回旋半径随体系组分分率的变化规律几乎相反.     

HdeA在细菌外膜囊泡环境下的原位NMR研究

HdeA是一种定位于细菌周质的分子伴侣,在维持蛋白质稳态中起着重要的作用．以往对HdeA的研究主要是在体外条件下进行,限制了人们对HdeA在天然环境下发挥作用机制的理解．细菌外膜囊泡是细菌自发分泌到胞外环境的外膜囊泡,其内容物与周质环境相似．本研究将HdeA富集到细菌外膜囊泡（OMVs）中,通过核磁共振波谱研究HdeA在OMVs中的构象变化．结果表明,HdeA在其原位环境中表现出酸依赖性的构象变化．在低pH条件下HdeA主要通过S15、W16、T17、S27、T32、E36、G54、T57、C66、Q71、F74及D83等残基启动其分子伴侣功能．此外本研究也为原位研究其它周质分子伴侣的功能提供了新方法．     

非对称半结晶两嵌段共聚物的微相分离与结晶行为的模拟退火研究

利用模拟退火方法研究非对称半结晶两嵌段共聚物熔体分别在弱分离和强分离条件下的结晶过程.考察微相分离作用和结晶作用的相对强度对柱状组成的两嵌段共聚物平衡形态的影响.研究结果表明,当嵌段间的相互排斥作用较弱时,结晶便破坏了柱状畴;当此相互作用足够强时,结晶过程可以有效地被限制在熔体微相分离所形成的柱状畴内.另外,介于上述两种情形之间还存在一个模板区域,此时熔体形成的柱状畴大部分被保留下来,但在局部会变形或连通.这些结果和文献报道的实验结果一致.当嵌段间的相互排斥作用非常强时,结晶被抑制,微相分离主导最终形态,观察到了非晶态结构.     

聚联乙炔囊泡羧基端链有序-无序转变的二次谐波与双光子荧光研究

理解和调控具有π共轭骨架的聚联乙炔（PDAs）囊泡的界面特性对其变色传感化学及生物靶标分子的能力极其重要.本文采用联乙炔作为模型分子,通过调节紫外光辐照剂量制备了具有不同相态的PDAs水溶液样品（包括单体、蓝色相、紫色相和红色相）.基于具有表面选择性的二次谐波（SHG）技术和zeta电位测量,通过探测探针分子D289在囊泡表面的吸附行为来研究PDAs囊泡变色过渡转变中界面构型的变化.SHG探测结果表明：在PDAs囊泡变色转变过程中,D289分子吸附贡献的共振SHG信号强度急剧衰减,对应的吸附自由能和双光子荧光信号强度均略有减小.依据zeta电位测量结果估算,具有不同相态的PDAs囊泡表面吸附D289分子的表面密度之间的差别相对较小.因此,SHG信号强度的衰减可归因于囊泡骨架结构发生扰动而驱动囊泡的羧基端链逐渐扭曲,进一步诱导D289分子取向变化及其整体结构的有序-无序转变.     

Monte carlo simulations of the two-dimensional two-component plasma on a line

We study by means of Monte Carlo simulations the Kosterlitz-Thouless transition for the two-dimensional, two-component plasma confined on a line.     

Dynamics of vector solitons in two-component Bose--Einstein condensates with time-dependent interactions and harmonic potential

We present two kinds of exact vector-soliton solutions for coupled nonlinear Schr?dinger equations with time-varying interactions and time-varying harmonic potential. Using the variational approach, we investigate the dynamics of the vector solitons. It is found that the two bright solitons oscillate about slightly and pass through each other around the equilibration state which means that they are stable under our model. At the same time, we obtain the opposite situation for dark--dark solitons.     

Langevin dynamics simulations of phase separation in a one-component system

Langevin dynamics computer simulations have been performed for a two-dimensional Lennard-Jones fluid quenched into the coexistence region of its liquid-vapor phase diagram. For late stages of the phase-separation process, the average radius of the liquid clusters is found to grow proportional to (time)^1/4. This growth law is analyzed theoretically and compared to recent molecular dynamics and Monte Carlo results. Details of the different simulation methods are critically discussed.     

驱动场作用下二分量BEC原子数密度演化中的崩塌与复苏现象

本文运用数值模拟研究了二分量BEC原子数密度的长时间动力学行为,讨论了驱动场Rabi频率、二分量初始相对相位差、驱动场耦合强度、同分量内原子作用强度及不同分量间原子作用强度对阱中原子数密度演化特性的影响.结果表明:长时间内阱中原子数密度的演化出现与短时间内周期性余弦振荡不同的新现象,即呈现典型的量子崩塌与复苏.     

Simulating liquid-vapor phase separation under shear with lattice Boltzmann method

We study liquid-vapor phase separation under shear via the Shan-Chen lattice Boltzmann model. Besides the rheological characteristics, we analyze the Kelvin-Helmholtz (K-H) instability resulting from the tangential velocity difference of the fluids on two sides of the interface. We discuss also the growth behavior of droplets. The domains being close to the walls are lamellar-ordered, where the hydrodynamic effects dominate. The patterns in the bulk of the system are nearly isotropic, where the domain growt...     

偏晶合金液-液相分离的格子玻尔兹曼方法模拟

本文建立了一个模拟在弥散相液滴的扩散长大、碰撞凝并和Ostwald熟化等因素的作用下偏晶合金液-液相分离过程的二维格子玻尔兹曼方法 (lattice Boltzmann method, LBM) 模型.该模型结合了Shan-Chen的两相流模型和Qin的介观粒子相互作用势模型的优点,并在LB演化方程中引入了反映相变的源项.应用该模型模拟研究了偏晶合金液-液相分离过程中单液滴的生长、两液滴的合并和多液滴的生长规律.结果表明在两液相区中第二相单个液滴的生长是一个通过扩散从非平衡态到平衡态过渡的过程.两液滴合并 关键词： 偏晶合金 液-液相分离 格子玻尔兹曼方法