環(huán)形聚電解質在稀溶液中性質的分子模擬研究.pdf

1、本文中，我們使用分子動力學（MD）模擬方法，比較地研究了良溶劑下的稀溶液中，環(huán)形和相應的線形聚電解質鏈的各種性質。首先，我們觀察到了兩種聚電解質鏈對于不同庫侖相互作用強度下的“標度分裂”現(xiàn)象，中間庫侖強度區(qū)域對應于“分裂區(qū)域”，該區(qū)域中，環(huán)形鏈的標度指數(shù)較小。進而我們發(fā)現(xiàn)，在相似的“分裂區(qū)域”，兩種聚電解質存在著對平衡離子的凝聚度的差異，環(huán)形聚電解質鏈相比線形鏈能夠凝聚更多的平衡離子，這也與最近的理論結果相一致。兩種聚電解質鏈的凝聚度差

2、異可以由G因子—兩種鏈的均方回旋半徑之比予以解釋。盡管在兩種聚電解質鏈的標度和凝聚度存在差異，但是我們進一步發(fā)現(xiàn)，標度指數(shù)對凝聚度的依賴性對于兩種高分子卻有著拓撲不變性。我們使用Langevin MD模擬在更稀的溶液環(huán)境中對上述這些發(fā)現(xiàn)先后進行了很好的驗證。
　　進而轉向研究動態(tài)環(huán)境下的性質，考慮電場下聚電解質鏈在稀溶液中的電泳特征。由于研究聚電解質鏈采用足夠大的聚合度，故這里流體動力學相互作用的影響不予考慮。使用Langevin

3、 MD模擬，發(fā)現(xiàn)環(huán)形和線形聚電解質鏈具有相同的臨界電場強度。當電場強度超出臨界電場，平衡離子凝聚度開始急劇減少，但是相比線形聚電解質鏈，環(huán)形鏈的凝聚度減少的幅度明顯較少。因為線形鏈在強電場下能夠充分伸展直至完全的直鏈狀；相反環(huán)形鏈由于自身拓撲的限制，伸展度大大小于線形鏈。由此，隨著電場的增強，環(huán)形聚電解質的凝聚度減少幅度要小于線形鏈，則兩者凝聚度差異增大，同時電泳遷移率差異也增大。在不同的庫侖相互作用強度下，我們發(fā)現(xiàn)兩種鏈的遷移率差異會