圆筒受限高分子链的Monte Carlo模拟

高分子链的构象性质是高分子研究中的重要研究对象。当高分子链受限于各种微腔中时,链的构象熵与微腔的形状和体积有十分密切的关系。平面壁限制条件下的高分子构象研究极多,然而在考虑高分子链穿越半径很小的纳米管时,有必要将微腔视为细长管道,而不是平面壁,因此约束在软管中的高分子链在近几年中得到了更多的重视。现有文献中主要讨论构象和能量与约束半径R之间的关系,没有考虑温度T的影响。本文采用自避行走(SAW)为模型链,利用硬球链模型模拟高分子链在无限长圆筒受限条件下的结构。模型由弹性链连接的硬球构成,球与球之间通过弹性势能函数相互作用,利用标准的Metropolis算法,通过MonteCarlo模拟,改变约束半径R和与绝对温度T成反比例关系的相关系数K,分别计算了高分子链的平均回转半径,平均末端距,平均弹性势能,能量均方涨落,能量相对涨落与R、T的关系。结果表明,圆筒受限高分子链的构像主要取决于R,在R小于某个临界值时高分子链受到明显的约束作用,当R超过临界值时高分子链变为无扰链。温度T并不明显地影响受限高分子链的构象。能量性质在R较小时主要取决于R,但R为临界受限值附近时,能量性质受T影响明显,容易出现能量和涨落的状态突变。