Effective transport of passive particles induced by chiral-active particles in microchannel

Transport of passive particles induced by chiral-active particles in microchannel is investigated by using the overdamped Langevin dynamics simulation in a two-dimensional model system. Due to the chirality of active particles and special structure of microchannel, effective ratchet transport of passive particles is achieved. Effective transport of passive particles depends on the width of microchannel(d), the density(ρ), and the angular velocity(ω) of chiral-active particles.There exist optimal parameters for d and ω at which the transport efficiency for passive particles takes its maximal value.This investigation can help us understand the necessity of active motion for living systems to maintain a number of vital processes such as materials transport inside cells and the foraging dynamics of mobile organisms.     

刚柔嵌段共聚物与均聚物在溶液中的自组装

采用耗散粒子动力学(DPD)模拟方法研究了向刚柔嵌段共聚物溶液中掺入均聚物的自组装行为.当掺入的刚性棒或柔性高分子链浓度不同时,由于刚性棒的取向性及柔性高分子链构象熵的变化,观察到了一系列丰富的相结构,如双层柱状、层状、层柱共混状、反转的空心柱状等.少量的均聚物和刚柔嵌段共聚物溶液共混后的密度分布显示,均聚物聚集于胶束相结构的中心.     

观察三氯六氨络合钴对DNA凝聚的影响

通过动态光散射技术与原子力显微镜观察了Co(NH3)63+导致的λ-DNA凝聚.用动态光散射测量溶液中Co(NH3)63+作用后的DNA粒径大小,结果表明凝聚后的粒径与样品培育时间和Co(NH3)63+的浓度有关,随着培育时间或者Co(NH3)36+浓度的增加,凝聚后的粒径都会慢慢变小,最后趋于稳定.粒径的分析采用单峰的分布模式处理,表明所有DNA由松散构象向凝聚构象转化的过程基本趋于一致.用原子力显微镜观察Co(NH3)63+导致DNA凝聚的形态变化,并进一步证明了凝聚粒径的单峰分布模式.     

厄米算符本征函数完备性的一般证明

从一组完备的本征函数开始,以表象原理为前提,建立一个唯象的公式,利用反证法证明了力学量算符的完备性,即这一组完备的本征函数可以投影到力学量算符的本征函数空间中.从而给出了力学量算符本征函数完备性的一般证明.     

两嵌段共聚物在本体及溶液中的自组装

采用耗散粒子动力学(DPD)模拟方法对两嵌段共聚物AmBn在本体和溶液中的自组装行为进行了研究.在本体情况下,对环形和线形两嵌段共聚物AmBn的相行为进行了系统的对比分析,观察了体系的有序-无序相转变规律,以及具体构型的相周期.在亲B选择性溶剂情况下,保持体系的浓度不变,改变环形两嵌段共聚物的链长,观察到了一系列丰富的相结构,有球状、圆盘状、片状、空心柱状、空心球状等.     

两嵌段共聚物在本体及溶液中的自组装

采用耗散粒子动力学（DPD）模拟方法对两嵌段共聚物AmBn在本体和溶液中的自组装行为进行了研究．在本体情况下,对环形和线形两嵌段共聚物AmBn的相行为进行了系统的对比分析,观察了体系的有序一无序相转变规律,以及具体构型的相周期．在亲B选择性溶剂情况下,保持体系的浓度不变,改变环形两嵌段共聚物的链长,观察到了一系列丰富的相结构,有球状、圆盘状、片状、空心柱状、空心球状等．     

层状二嵌段共聚物与纳米棒共混体系的自组装

采用耗散粒子动力学(DPD)方法研究了层状二嵌段共聚物与纳米棒共混体系的自组装行为.系统地考虑了棒的粒子数比、长度及棒与高分子间的相互作用等因素对混合体系自组装的影响.一系列的构型及相转变都是在共聚物的相分离与纳米棒的聚集相行为共同作用下的结果.当把纳米棒掺入到高分子体系时,从熵和焓的角度可以更本质地理解共混体系的自组装,尤其是棒的相行为.从焓方面,纳米棒与各高分子链段间相互作用决定了棒的分布;从熵方面,棒的各向异性、相区域的空间约束及高分子链的构象熵共同决定了棒的取向.     

Coil-rod-coil刚柔嵌段共聚物在选择性溶剂中的自组装

采用耗散粒子动力学方法(dissipative particle dynamics,DPD)研究了coil-rod-coil(CRC)三嵌段刚柔共聚物在选择性溶剂中的自组装.在链选择性溶剂中,刚性棒长Lr与柔性链长Lc都影响着CRC溶液的自组装及相转变.随Lr的增大,棒与溶剂的接触面变大界面能升高,为减小体系的自由能,棒嵌段趋向聚集以减少接触面与界面能.随Lc的增大,链的自由伸展构象熵增大,影响着棒嵌段聚集体结构的形成,使棒嵌段的分布更加分散.在研究溶剂性质aCS与棒长Lr对体系自组装影响的情况中,观察到两类有趣的相结构:球形相和胶束相.随着参数aCS从亲链变为中性再到亲棒,在球形相内部,不仅棒相区由球体内部移向球表面,而且棒相区与链相区的层次分布也发生了明显地变化.同样,Lr的改变也影响着球形相内部相区的分布,同时诱导了不同球形相间的构型转变.胶束相包括分段胶束和螺旋胶束两种,形成于棒长较长的情况,胶束相中棒嵌段的排列呈现出明显的液晶相结构.     

两嵌段共聚物共混体系的相分离研究

用耗散粒子动力学方法（DPD）研究了由两种不同成分组成的两嵌段共聚物组成的混合体系在纳米尺度下的自组装行为．两种嵌段共聚物的聚合度相同,在稳定状态下,纯嵌段共聚物1呈层状有序结构,纯嵌段共聚物2呈无序或六角柱状结构．DPD研究表明,在两者混合体系中,随着嵌段共聚物2体积分数的增加,嵌段共聚物1只出现了层状的有序相,而嵌段共聚物2则呈现出从球状相到柱状相再到层状有序相的有趣变化,随着嵌段共聚物2对称性的增强,其形成的有序相所占的体积分数区域越小．同时,通过混合体系单体密度分布曲线和末端距分布情况,从理论上分析了混合体系的微相分离与单体分布的细节．     

刚柔三嵌段共聚物自组装行为的模拟研究

采用耗散粒子动力学模拟方法研究了刚柔三嵌段共聚物(coil-rod-coil,CRC)在溶剂环境下的自组装.通过观察C₄R₈C₄共聚物囊泡结构形成的动力学过程,发现体系先自组装成球形或柱状胶束,然后逐渐融合为盘状结构,再进一步弯曲形变,形成闭合的双层膜囊泡结构.当共聚物浓度为6%~25%时,C₄R₈C₄自组装成不同尺寸的囊泡相,其均方半径2>随共聚物浓度的增加而增大,而双层膜厚度T基本保持不变.最后,改变溶剂性质,从亲棒到中性再到亲链,体系自组装结构从囊泡相转变为球形胶束相.尤其在等效的中性溶剂环境下,体系呈现层状结构,其中棒与棒嵌段呈高度有序的液晶相排列.