兩親性分子粗?；?chǎng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用.pdf

1、軟物質(zhì)具有對(duì)外界微弱刺激發(fā)生強(qiáng)響應(yīng)的特性，其特性賦予了它廣泛的應(yīng)用價(jià)值。因此，軟物質(zhì)成為人們關(guān)注和研究的焦點(diǎn)。兩親性分子作為一種重要的軟物質(zhì)，可以在溶劑中自組裝成有序結(jié)構(gòu)，并得到廣泛的應(yīng)用。脂質(zhì)分子是兩親性小分子，它是構(gòu)成生物膜的重要組分，還可作為生物材料用于基因和藥物載體。星形嵌段共聚物是兩親性大分子，在理化性質(zhì)上與傳統(tǒng)的線形共聚物有很大的區(qū)別，具有更豐富的自組裝結(jié)構(gòu)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，模擬方法已經(jīng)成為理論和實(shí)驗(yàn)間的一座橋梁。

2、本論文采用計(jì)算模擬的方法研究?jī)捎H性分子自組裝的動(dòng)力學(xué)過(guò)程、自組裝結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及在非平衡條件下的輸運(yùn)行為，研究?jī)?nèi)容對(duì)認(rèn)識(shí)和調(diào)控兩親性分子自組裝機(jī)理和實(shí)際應(yīng)用提供指導(dǎo)。
　　本論文的主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　1、發(fā)展了一種不顯示溶劑的粗?；Ｗ恿字Ｐ?該模型明確反映磷脂分子的雙尾結(jié)構(gòu)。模型分別采用變形的MIE作用勢(shì)和Harmonic作用勢(shì)描述分子間非成鍵和分子內(nèi)成鍵的相互作用，粗?；?chǎng)參數(shù)通過(guò)擬合DPPC雙分子層的結(jié)構(gòu)和力

3、學(xué)性質(zhì)獲得。該粗?；Ｐ统晒χ噩F(xiàn)了磷脂分子從隨機(jī)初始態(tài)到雙分子層膜和從盤狀結(jié)構(gòu)到囊泡的形成過(guò)程。
　　2、利用Martini力場(chǎng)研究了兩組分小的磷脂微滴膠束化動(dòng)力學(xué)。考察了組分和尺寸對(duì)磷脂微滴膠束化結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)了球形和非球形（扁橢球或長(zhǎng)橢球）囊泡、盤狀膠束、單環(huán)或雙環(huán)狀膠束以及蠕蟲狀膠束。利用上述不顯示溶劑的粗粒化三粒子磷脂模型，研究介觀尺度下，球形、柱形和環(huán)形三種不同的初始態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)自組裝結(jié)構(gòu)的影響。自組裝過(guò)程中可以觀察到亞穩(wěn)

4、態(tài)的長(zhǎng)橢球和扁橢球狀的單層囊泡、單層球形囊泡、多層囊泡和“救生圈”形囊泡。長(zhǎng)橢球和扁橢球狀的單層囊泡不是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，它們最終會(huì)形成單層球形囊泡。多層囊泡也不穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的熟化，最終也會(huì)形成單層囊泡。結(jié)果表明此模型能有效地模擬介觀尺度下復(fù)雜磷脂囊泡的形成及演化。
　　3、采用我們發(fā)展的不顯示溶劑的粗粒化三粒子磷脂模型，在軟受限條件下，研究磷脂囊泡對(duì)高分子鏈的包裹行為?？疾炝烁叻肿渔湹膭傂?、鏈數(shù)目、聚合度以及囊泡的尺寸對(duì)包裹行為的影

5、響。結(jié)果表明，鏈剛性和數(shù)目對(duì)包裹行為的影響是一樣的。剛性越大或鏈數(shù)目越多，囊泡越容易變形，高分子鏈越容易拉伸形成纖維束狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)高分子鏈的聚合度較低時(shí)，高分子鏈伸直誘導(dǎo)囊泡形成長(zhǎng)柱形結(jié)構(gòu)；而聚合度較高時(shí)，高分子鏈彎曲形成有序的線圈結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)囊泡形成扁平囊泡。
　　4、發(fā)展了一種ABC星形三嵌段共聚物的粗?；Ｐ?，通過(guò)聚合物的非溶劑化自由能，將模擬參數(shù)與真實(shí)體系性質(zhì)對(duì)應(yīng)。采用此模型研究了退火速率和親水鏈段的長(zhǎng)度對(duì)ABC星形三嵌段共聚物

6、自組裝結(jié)構(gòu)的影響。退火速率越慢越容易形成穩(wěn)定有序多隔段膠束結(jié)構(gòu)。ABC星形三嵌段共聚物中的親水鏈段太短或太長(zhǎng)的情況下，都容易發(fā)生原位膠束化，不利于有序結(jié)構(gòu)的形成。研究結(jié)果表明此模型可以用于研究 ABC星形三嵌段共聚物的自組裝。在利用自洽場(chǎng)理論研究ABC星形三嵌段共聚物的自組裝時(shí)，觀察到一種新穎的條帶型的橢球囊泡。采用彈性膜理論模型結(jié)合強(qiáng)相分離理論，解釋了這種囊泡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
　　5、研究近真實(shí)溶劑中無(wú)偏交變電場(chǎng)作用下完全帶電的兩