受限于平行界面之间高分子链力学行为的研究

采用PERM(pruned-enriched-rosenbluth method)算法,和简立方格点上的自避行走模型,研究了受限于平行界面之间的星型高分子链和线型高分子链的力学行为,并将两种结果进行了比较.模拟结果表明,如果界面对高分子链存在吸附作用,界面之间距离D的增大需要外力的作用;如果界面对链没有吸附作用,则D的增大是一个自发的过程,无需外力的作用.随着界面间距D的增大,通过计算星型链和线型链的均方回转半径〈S2〉和形状因子〈δ*〉,研究了链尺寸和形状的变化情况.另外,为了更细微地了解星型链和线型链的结构及力学行为,还研究了受限高分子链在平行界面之间的轨链(train)、环链(bridge)和尾链(tail).

二维HP格点模型中的紧密高分子链构象及其热力学性质的研究

采用二维HP模型用精确计数法和MonteCarlo方法研究了链长为N(≤ 2 2 )的紧密高分子链的构象和热力学性质 .发现不同HP序列的紧密高分子链的平均自由能和平均配分函数与链长N存在关系 :〈F〉=aN+b , ln〈Z〉=a′N +b′ .同时发现对于可折叠成基态且简并度为 1的紧密高分子链 ,其平均自由能和平均配分函数与链长N也存在相似的关系 .在HP模型中对于链长为N的紧密高分子链 ,存在着 2 N + 1 个不同的HP序列 .我们发现可以折叠成基态且简并度为 1的蛋白质分子的HP序列数目NS 为NS =a× 2 N+ 1 (a =0 0 2 5 ) ,对应的HP序列中 ,疏水基团 (H)数目的含量为 4 0 %～ 6 0 %的序列出现的几率最大 .同时在这些紧密高分子链中有些具有相同的结构 ,发现结构的‘简并度’为 3 3～ 4 0 (10≤N≤ 16 ) .在紧密高分子链折叠过程中 ,折叠的初期能量下降比较快 ,折叠的中期能量下降比较缓慢 。

水溶性高分子链中磺酸盐基团含量的电导滴定测定法

研究了N ,N ,N 三甲基十六烷基溴化铵 (CTAB)与丙烯酰胺 (AM) 2 丙烯酰胺基 2 甲基丙磺酸钠盐(NaAMPS)二元共聚物P(AM co NaAMPS)的复合作用 .在复合作用过程中 ,由于不断释放出高导电性的无机盐小离子 ,故随着表面活性剂的加入 ,聚电解质水溶液的电导率不断增大 .当采用较低浓度 (0 0 0 1mol·L- 1 )且使二者的离子等摩尔量发生复合作用时 ,体系的电导率会发生明显的转折 .利用电导率的这一转折性变化 ,建立起了复合作用电导滴定法测定共聚物P(AM co NaAMPS)分子链中磺酸盐单体NaAMPS含量的新方法 .与元素分析进行比较的结果表明 ,上述复合作用电导滴定法可作为测定水溶性大分子链中磺酸盐单体含量的方便而又准确的方法 。

用活性阴离子聚合设计合成高分子链构造的新进展

综述了采用活性阴离子聚合方法制备新型高分子链构造的新进展 ,包括“π”形聚合物 ,“H”形聚合物 ,“哑铃”形聚合物 ,ABC杂臂星形聚合物 ,超支化聚合物 ,环状聚合物 ,“蝌蚪”形聚合物 ,“蜈蚣”形聚合物和“刺钢丝”形聚合物等。

过氧化物硅烷偶联剂在玻璃纤维表面上接枝高分子链的研究

合成了（ＣＨ_３Ｏ）_３ＳｉＣ_３Ｈ_６－Ｏ－Ｏ－Ｃ（ＣＨ_３）_３结构的过氧化物硅烷偶联剂，用红外光谱对其结构进行了表征。用膨胀计法测定了该偶联剂引发苯乙烯单体聚合的效果，发现其引发聚合的速率远高于未使用该偶联剂的苯乙烯样品。对参与聚合的玻璃纤维表面用光学显微镜及扫描电镜证明了该偶联剂对玻璃纤维偶联、引发聚合并产生高分子链的接枝能力。

二维高分子链形态的计算机模拟

介绍在“高分子物理实验”教学中新开设的又一个计算机模拟实验 ,即应用自编的改进型四位置模型 ,模拟二维空间中的自回避行走链和无规行走链 ,并验算均方末端距和均方回转半径与聚合度的标度关系 。

表面活性剂与高分子链混合体系的模拟

计算机模拟了高分子链对表面活性剂胶束形成过程的影响,以及高分子链构象性质随胶束化过程的变化.结果表明,当高分子链与表面活性剂之间的相互作用强度超过临界值后,高分子链的存在有利于表面活性剂胶束的形成.临界聚集浓度(CAC)与临界胶束浓度(CMC)的比值CAC/CMC随高分子链长的增大和相互吸引作用的增强而减小.在CAC之前,高分子链与表面活性剂分子只有动态的聚集;但在CAC之后,表面活性剂胶束随表面活性剂浓度X的增加而增大,并静态地吸附在高分子链上,形成表面活性剂/高分子聚集体.随着表面活性剂分子的加入,高分子链的均方末端距<R2>和平均非球形因子<A>先保持恒定;从X略小于CAC开始,<R2>和<A>快速减小,至极小值后又逐渐增大.模拟结果支持高分子链包裹在胶束表面的实验模型.

高分子链形状与尺寸关联的Monte Carlo模拟

运用 Monte Carlo方法对线型高分子链格点模型的构型进行了模拟 ,研究了构型的尺寸 (采用平方末端距 R2 ,平方回转半径 S2来表征 )和形状 (由非球形因子 A表征 )之间的关联 .对任何长度的高分子链 ,其关联系数 CA,R2 和 CA,S2 均为正值 ,表明高分子链的形状与尺寸之间存在正关联 ,即尺寸小的构型其非球形因子 A一般也小 ,反之尺寸大的构型其非球形因子 A一般也大 .关联系数 CA,R2 和 CA,S2 均随链长的增大而减小 ,近似地与链长的倒数 ( n- 1 )成正比 .研究还表明 ,关联系数的极限值 (链长 n很大时 )与格点的类型无关 ,与链样本产生的方式也无关 ,但与链是否考虑排斥体积有关 ,考虑了排斥体积后 ,关联系数增大 .

端点附壁的高分子链形状的MonteCarlo模拟

分别基于简立方格点和四面体格点模型对一端吸附在无限大平面的高分子链 (平面接枝高分子链 )的形状进行了 Monte Carlo摸拟 .结果表明 ,接枝高分子链的形状更偏离球形 ,〈L1 2〉∶〈L2 2〉∶〈L32〉的极限值约为 1∶ 2 .75∶ 1 2 .5,其中〈L1 2 〉,〈L2 2 〉和〈L32 〉分别为回转半径张量的本征值 L1 2 ,L2 2 和 L32 ( L1 2 <L2 2 <L32 )的统计平均 ;链长相同时 ,接枝高分子链的比值〈L2 2 〉/〈L1 2 〉和〈L32 〉/〈L1 2 〉均比自由 (稀溶液中 )高分子链的大 ,且与高分子链的格点模型有关 .

高分子链动态行为的Monte Carlo模拟

运用Monte Carlo方法对线型高分子链格点模型进行模拟,研究了高分子链的动态行为随体系内组分间相互作用能的变化情况.讨论了随着溶剂分子与高分子链段间的相互作用能εPS与高分子链段间的相互作用能εPP的增大,链动力学物理量gcm(t),gm(t),ge(t)和gr(t)的变化情况.结果显示,εPP对高分子链的动态行为较εPS影响较小,但体系缠结的特征不完全取决于εPS和εPP的变化,主要受体系链长度的影响.

近壁模型高分子链的计算机模拟

采用简立方格点上的普通无规行走 (NRW)和自避行走 (SAW )为模型链 ,研究了不可穿透的刚性壁附近高分子的构象性质 ,得出近壁链的构象熵和尺寸随一端点与壁之间距离z0 的变化 .所用的计算机模拟技术包括精确计数和MonteCarlo模拟 .数值结果表明 ,近壁链的构象熵降低遵循一种简单规律 ,即当链长愈长或一端愈接近于壁时 ,与长度相同的自由链相比 ,链因壁限制所致构象熵的降低愈大 .当链十分接近于壁时 ,其均方末端距〈R2 〉(尤其是与壁垂直的分量〈R2z〉)大于自由链的相应值 ;随z0 增大 ,〈R2 〉及〈R2z〉开始减小 ,通过某一极小值 ,然后上升 ;当z0 →∞时 ,趋于自由链的极限值 .换言之 。

端基被平面壁吸附的高分子链的Monte Carlo研究(英文)

运用 Monte Carlo方法研究了端基被无限大平面壁吸附的线型无规飞行链的末端距矢量 R的分布 P(R)和链的形状，计算了末端距矢量 R与 z轴（垂直于平板）的夹角θ，链的最大主轴 L3与 z轴的夹角α，以及 R与 L3的夹角β的平均值 <θ >、 <α >、 <β >和各自的分布 .得到如下结论： 1.端基吸附的高分子链的均方末端距≈ (4/3)n，末端距矢量的径向分布为非高斯型， P(R)dR=2A4exp(－ R2)R3dR，其中 n为链长， =3/(2n).表明链受到限制后，较小的末端距 R的分布概率减小，而较大的 R的分布概率增大，导致链变得较为伸展 . 2.角θ的平均值 <θ >≈ 45°，分布为 P(θ )dθ =sin2θ dθ，表明吸附高分子链的末端极少处于平面附近，即平面对高分子链具有排斥作用 .但角α的平均值 <α >≈ 55.5°，分布近似为 P(α )dα =sinα dα，均与自由链的情况相近，表明平面对最大主轴 L3的方向的影响不大 . 3.端基吸附的高分子链的末端距矢量 R与最大主轴 L3之间有较强的关联，它们的夹角β的平均值 <β >≈ 27°，其分布的峰值所对应的β值约为 10° . 4.吸附高分子链的形状更偏离球形，形状因子 ::约等于 1:2.73:12.5.

高分子链构象和动态特性的分子动力学模拟

运用分子动力学方法对高分子稀溶液进行了模拟,分析了链长、溶液密度对高分子链构象参数和动态特性的影响。模拟结果表明:高分子链的构象参数随溶液密度的增大而减小,随着链长的增加逐渐增大,但增大的倍数逐渐减小;链长的增加和溶液密度的增大限制了高分子链的随机运动能力,但当链长增加到一定程度后,链长对随机运动能力的影响逐渐减弱;高分子链的松弛时间随着链长的增加和溶液密度的增大而增大。

环型高分子链在良溶剂中的线团行为Ⅰ——r_(环)~r_(线)和f_(环)~f_(线)的理论推导及实验验证

本文用简单的数学关系导出了稀溶液中由同一种单体组成,分子量相同的环型和线型高分子线团的等效球体半径比r_(环)/r_(线)和摩擦因子比f_(环)/f_(线)均为1/([η]_(线)/[η]_(环))^(1/3).在不考虑排斥体积效应的情况下,这个比值为2^(-1/3)即0.7937.均方半径比为0.7937^(2)≈0.63.

溶胀动力学方法测定高分子链结构

本文成功地用溶胀动力学方法测定了交联、线型及支化高分子的溶胀特征曲线，并认为可由这种溶胀动力学探针技术判别高分子链的结构类型及特征，是一个很有特色的研究方法。

从麦克斯韦速度分布函数直接推导高分子链末端距分布函数

利用高分子链末端距分布与小分子运动速度分布之间的相关性 ,从熟知的麦克斯韦速度分布函数直接推导出高分子链末端距的径向分布函数 。

简立方格点自避行走所模拟的高分子链吸附和塌缩

采用复合Markov链法 ,针对简立方格点上的自避行走模型 ,研究了同时具有对壁的吸附作用ε1 和最近邻相互作用ε2 的高分子链的热力学性质 .相互作用能量参数ε1 和ε2 分别联系于参数α和 β .令链长N=10 0 ,由这种MonteCarlo方法可得出链的自由能FN(α ,β) ,热容2 FN(α ,β) /2 α和2 FN(α ,β) /2 β ,吸附点平均数〈m〉/N ,最近邻相互作用对平均数〈n〉/N和均方末端距对壁的垂直分量RZ2 .除已有方法由热容数据可绘出α β相图外 ,建议由结构参数〈m〉/N ,〈n〉/N和RZ2 绘制相图 ,并发现二者基本一致 .所得相图表明 ,存在 4个相区 ,分别是解吸 膨胀相 (DE) ,吸附 膨胀相 (AE) ,解吸 紧密相 (DC)和吸附 紧密相 (AC) .在伸展区和塌缩区 ,随着吸附作用的增强 ,会出现吸附相转变 .在解吸区和吸附区 ,随着自相互作用的增大 ,也将出现塌缩相转变 .相图出现了两个三相点 ,即AE AC DC三相点和AE DE

高分子链在分子刷表面吸附的Monte Carlo模拟

用Monte Carlo方法模拟研究了一条自由高分子链在分子刷表面吸附的静态和动态特性.结果表明,随着自由链与分子刷之间吸附作用能(ε)的增大,自由链出现由脱吸附态到吸附态的相转变,同时链的扩散由正常模式转为亚扩散模式.临界吸附能(ε_C)几乎与自由链长度无关,但随着分子刷链长度的减小或分子刷链间距的增大而不断增大.在ε_C附近,自由链嵌入分子刷内部,同时链尺寸达到极小,而当ε≥ε_C时,自由链处于强吸附态,链节主要分布于分子刷表层,同时整个吸附动态过程可分为自由链吸附和分子刷扩散两个阶段.

磁性高分子链的磁性质和构象性质的Monte Carlo模拟

采用退火 (Annealing)MonteCarlo方法 ,从高温到低温顺序模拟了简立方格点上考虑最近邻Ising相互作用的磁性高分子链在不同温度的磁性质和构象性质 .磁性高分子链在低温下存在自发磁矩 ,无限长链的临界温度Tc=1 77± 0 0 5J kB.在临界温度附近 ,高分子链经历了从伸展的无规线团到紧缩球体的塌缩相变 .对链的尺寸、形状、近邻数及能量的分析表明 ,高分子链的构象性质从温度Tc=1 77开始发生较明显的变化 ,这表明高分子Ising链的相变是Ising相互作用和链节运动协同作用的结果 .

嵌段共聚高分子链构象的Monte Carlo模拟

采用非格子Monte Carlo模拟方法对嵌段共聚高分子链构象的演化过程进行模拟研究,具体地考察了结构单元的序列结构以及单元间的相互作用对高分子链的聚集态结构的影响.结果表明,在合适的条件下,嵌段高分子链可以发生线团-螺旋转变以及线团-链滴转变,相应结果可为理解生物大分子的结构提供可能的线索.