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作者

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5 篇 姚小军
5 篇 xiaojun yao
5 篇 李益洲
5 篇 卢小泉
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聚电解质吸附的自洽场理论研究

聚电解质吸附的自洽场理论研究

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第十一届全国软物质与生命物质物理学术会议

作者：黄昌杭满兴坤北京航空航天大学软物质物理及其应用中心北京100191中国北京航空航天大学物理科学与核能工程学院北京100191中国

许多病毒是棒状结构，例如烟草花叶病毒(TMV)，一种单链RNA 病毒。在很多情形下，单链RNA 病毒的衣壳蛋白可以在同源RNA、非同源RNA 和其他负电荷的物质周围自发聚集。这一特性使病毒成为各种生物纳米技术的理想应用，包括基因治疗和药... 详细信息

许多病毒是棒状结构，例如烟草花叶病毒(TMV)，一种单链RNA 病毒。在很多情形下，单链RNA 病毒的衣壳蛋白可以在同源RNA、非同源RNA 和其他负电荷的物质周围自发聚集。这一特性使病毒成为各种生物纳米技术的理想应用，包括基因治疗和药物传递等。我们把这个系统看作是一个带负电荷的聚电解质单，被限制在一个带正电荷的圆柱体中，里面有盐离子。我们使用自洽场理论研究了聚电解质聚合度、带电分数、圆柱表面面电荷密度、圆柱半径、以及盐离子浓度等参数对聚电解质吸附的影响，并得到了不同情形下聚电解质的密度分布。我们定义了一个吸附量来表示聚电解质吸附的强弱，结果显示，随着聚合度增加，吸附量先增后减;随着带点分数增加，吸附量先增后减;随着面电荷密度增加，吸附量增加;随着半径增加，吸附量增加;随着盐离子浓度增加，吸附量减少。在计算半径的影响时我们还发现，固定其他参数，改变半径时，聚电解质密度分布的峰值所在位置与吸附表面的距离几乎不变。此外，我们正在计算各参数对persistence length 的影响。

关键词：聚电解质受限自洽场理论

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非高斯分布细胞运动涨落的一个内部机制

非高斯分布细胞运动涨落的一个内部机制

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第十一届全国软物质与生命物质物理学术会议

作者：陈唯张佳政李娜复旦大学物理系上海200433

本工作实验研究细胞的随机行走行为模式。一般对于多细胞体系的统计分析表明细胞的行走模式和布朗运动相距甚远。与此对应，细胞运动速度的概率统计分布(PDF)也和高斯分布形式的相聚甚远。我们在实验中的测量也显示类似结果：细胞运动... 详细信息

本工作实验研究细胞的随机行走行为模式。一般对于多细胞体系的统计分析表明细胞的行走模式和布朗运动相距甚远。与此对应，细胞运动速度的概率统计分布(PDF)也和高斯分布形式的相聚甚远。我们在实验中的测量也显示类似结果：细胞运动速度涨落的概率统计分布满足e指数分布(和很多其他实验中的结果一致)。然而更具体地发现，多细胞集群中每个细胞的具体行为是不同的。如果我们把细胞按照其运动速度快慢分为几类，则每一类细胞运动速度涨落的概率统计分布都很好的符合高斯分布。并且如果把涨落分布的半宽用速度做归一化，则所有这些类细胞运动速度涨落的概率统计都会重合在一起，并且显示出统一的高斯分布规律。对应于每类细胞的分布半宽和其平均速度呈线性正比关系。我们在数值计算上把高斯分布和平均速度分布函数相卷积，计算结果和实验相符的很好。因此在我们的样品中细胞整体速度涨落统计上显示的非高斯分布事实上不是来自于单独细胞速度涨落的特性，而是来自于不同种类细胞平均速度的分布不均匀。我们的发现显示细胞运动速度涨落的概率统计分布满足非高斯分布的一个基本机制。

关键词：细胞行走速度涨落非高斯分布

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胶体微杆在波状管道中的扩散

胶体微杆在波状管道中的扩散

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第十一届全国软物质与生命物质物理学术会议

作者：杨翔朱茜刘畅王威李云云 Fabio Marchesonid Peter H(a)nggi 张何朋上海交通大学物理与天文系自然科学研究院 200240 哈尔滨工业大学深圳研究生院同济大学声子学与热能科学中心同济大学声子学与热能科学中心 Università di Camerino Italy Universit(a)t Augsburg Germany 上海交通大学物理与天文系自然科学研究院 200240 人工微结构科学与技术协同创新中心

在很多自然和人工环境中，受限边界内的扩散是常见的物理现象。对于球型粒子而言，这些边界的约束造成熵和流体力学效应已经得到研究[1]。这里，我们在实验上研究了微杆在波状二维管道中的扩散。实验显示，额外的转动自由度导致了复杂... 详细信息

在很多自然和人工环境中，受限边界内的扩散是常见的物理现象。对于球型粒子而言，这些边界的约束造成熵和流体力学效应已经得到研究[1]。这里，我们在实验上研究了微杆在波状二维管道中的扩散。实验显示，额外的转动自由度导致了复杂的平动-转动耦合和微杆与边界的相互作用;比如当微杆长度与管道宽度可比时，其通过管道的方向偏好于平行管道轴向。我们将微杆在二维管道中的运动视作点粒子在三维重构管道中的运动;在这一观点下，我们能将扩散运动中复杂的各个因素约化为一维等效熵势和等效扩散系数，并拓展经典的Fick-Jacobs 理论[2]。通过该理论，我们可以计算扩散的动力学性质，并在沿管道方向上精确的预言实验测量的统计量：首达时间。我们的唯象方法可能作为描述有额外自由度粒子受限扩散的一种常用方法。

关键词：受限扩散熵效应 Fick-Jacobs方法流体力学

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小清蛋白中EF-hand结构域的折叠机制研究

小清蛋白中EF-hand结构域的折叠机制研究

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第十一届全国软物质与生命物质物理学术会议

作者：赵允何建锋北京理工大学物理学院北京 100081

蛋白质折叠是生命科学领域的核心问题之一.计算机模拟有助于刻画蛋白质折叠的动力学.由于蛋白质需要长时间尺度越过折叠与解折叠态之间的能垒，对折叠过程进行全原子模拟仍然存在计算上的困难.本课题组发展了一种蛋白质折叠模拟的粗粒... 详细信息

蛋白质折叠是生命科学领域的核心问题之一.计算机模拟有助于刻画蛋白质折叠的动力学.由于蛋白质需要长时间尺度越过折叠与解折叠态之间的能垒，对折叠过程进行全原子模拟仍然存在计算上的困难.本课题组发展了一种蛋白质折叠模拟的粗粒化方法，其中，蛋白质结构简化为骨架Cα原子链.Cα原子链有Ζ2对称性，我们自然地引入Landau-Ginzburg函数描述其能量.基于这个能量函数，我们采用遵从Arrhenius定律的Monte Carlo方法模拟蛋白质的解折叠和折叠过程.小清蛋白是一种典型的钙离子结合蛋白，其功能域为EF-hand模体(螺旋-环-螺旋).本工作研究了小清蛋白β的8-64 片段(含有helixes A/B和helixes C/D两个EF-hand结构域)的折叠机制.首先，我们构建了小清蛋白β的8-64 片段的骨架Cα原子链模型，确定了能量函数参数.然后，进行了三千多次随机的解折叠与折叠循环模拟，提取能够折叠回到自然态构型的过程(图1)，通过统计Cα原子链的扭转角波动分析折叠过程.我们观察到，早期先形成残基35-37 区域的310螺旋和残基40-50 区域α-螺旋的前端，然后形成残基26-33 和40-50 区域的整个α-螺旋，最后形成残基8-18 和60-64 区域的局域结构，这个折叠过程呈现螺旋成核-缩合机制(图2).

关键词：蛋白质折叠粗粒化方法小清蛋白折叠机制

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基于锻炼习惯心理学的锻炼习惯干预措施设计

基于锻炼习惯心理学的锻炼习惯干预措施设计

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第十一届全国运动心理学学术会议

作者：褚昕宇王泽军肖焕禹上海工程技术大学体育教学部上海体育学院休闲与艺术学院弗洛里达大学电子信息与计算机学院

目前锻炼习惯心理学研究中对于锻炼习惯形成机制的研究主要集中在锻炼习惯自动化、锻炼的双进程理论、习惯的强化学习计算模型以及神经生物学机制这几个方面。本研究运用文献综述法借鉴锻炼习惯心理领域对锻炼习惯的研究,对改变锻炼习... 详细信息

目前锻炼习惯心理学研究中对于锻炼习惯形成机制的研究主要集中在锻炼习惯自动化、锻炼的双进程理论、习惯的强化学习计算模型以及神经生物学机制这几个方面。本研究运用文献综述法借鉴锻炼习惯心理领域对锻炼习惯的研究,对改变锻炼习惯的干预措施和促进锻炼习惯行程的措施进行综述,旨在根据新进的研究设计有效的干预措施来改变人们不良生活习惯,促进人们健康行为的形成。从习惯的角度看,干预锻炼习惯的核心挑战是旧习惯继续被重复和环境线索自动激活(外部线索和个人行为线索)。应对这些挑战,体育锻炼习惯的干预措施可以设计为防止久坐的旧习惯抑制、环境线索自我干预、社会公共服务设施干预和社交网络干预。对于久坐行为的防止可以通过增强认知控制、激活自身环境线索和完善公共服务的外部环境线索达成。环境线索自我干预促进新习惯的措施亦可通过情境打造、发起健康行为习惯的执行状态和形成良好锻炼习惯的来完成。最新的研究通过测量和记录全球规模的体育活动,发现城市的步行通过性对锻炼习惯有着一定的影响,提示我们社会公共服务设施的改善亦是形成锻炼习惯的干预措施。值得注意的是,社交网络对锻炼习惯也具有重要的影响,锻炼习惯可以通过社交传播,因此基于社交传播的干预措施将能够更为有效地养成良好锻炼习惯。

关键词：锻炼习惯干预措施

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恒定pH分子动力学的研究进展

恒定pH分子动力学的研究进展

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第十一届全国软物质与生命物质物理学术会议

作者：黄艳东集美大学计算机工程学院厦门市集美区银江路183号361021

pH表征溶液的酸碱度,是自然界中许多生物化学过程的调控因子,例如酶的催化反应,细胞离子通道的开关,蛋白质折叠和聚集以及脂质分子的自组装等.然而,传统的分子动力学模拟并没有考虑溶液酸碱度对可滴定基团质子化态的影响.人们一般只能... 详细信息

pH表征溶液的酸碱度,是自然界中许多生物化学过程的调控因子,例如酶的催化反应,细胞离子通道的开关,蛋白质折叠和聚集以及脂质分子的自组装等.然而,传统的分子动力学模拟并没有考虑溶液酸碱度对可滴定基团质子化态的影响.人们一般只能根据已知的可离子化基团(如天冬氨酸、谷氨酸和组氨酸)在溶液中的pKa或者基于晶体结构估算的pKa来设定可滴定位点在分子动力学模拟中的质子化态.其中,pKa是一个重要的实验可观测量.通过pKa可以获得一个可滴定位点在某个pH条件下的质子化和去质子化反应平衡的信息.由于实验条件的限制,通常只能测得一些结构相对简单的分子的pKa.实际上,生物大分子(如蛋白质、DNA和RNA)复杂的分子间相互作用可导致分子上可滴定位点的pKa发生偏移.为了研究pH依赖的分子机制,我们可以采用理论的工具(例如恒定pH分子动力学(CpHMD))来预测pKa以及不同pH条件下的热力学和动力学性质.CpHMD利用Henderson-Hasselback方程将环境变量pH考虑到分子动力学模拟,不仅可以预测可滴定位点的pKa,还能提供质子化态与分子构型的耦合.这里我们将介绍恒定pH分子动力学方法的最新进展[1,2],以及最近该模拟技术在研究酶催化机理等方面的应用[3-6].

关键词：分子动力学 pH 酶

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线性-树枝状嵌段共聚物的非传统相行为

线性-树枝状嵌段共聚物的非传统相行为

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第十一届全国软物质与生命物质物理学术会议

作者：强宜澄李卫华复旦大学高分子科学系聚合物分子工程国家重点实验室上海市淞沪路2005号化学楼B3088200438

在嵌段共聚物自组装形成的多种有序相结构中，复杂的球状相结构占据的相空间大多非常狭窄，从而给实验观察带来了相当的挑战.比如Frank-Kasper 相只有在体系具有较宽球状相相区的时候才可以稳定存在.这些复杂相结构的形成往往依赖于十... 详细信息

在嵌段共聚物自组装形成的多种有序相结构中，复杂的球状相结构占据的相空间大多非常狭窄，从而给实验观察带来了相当的挑战.比如Frank-Kasper 相只有在体系具有较宽球状相相区的时候才可以稳定存在.这些复杂相结构的形成往往依赖于十分精细的能量竞争机理，对这些机理的理解使得我们能够有目的的设计体系，从而在尽可能大的参数范围内得到球状相结构，然而在前人的工作中，设计的嵌段共聚物体系大多在扩大球状相相区方面效果不显著[1].为了解决这个问题，我们从一个巧妙的推断出发，设计了一种结构可调节的线性-树枝状的嵌段共聚物，并使用自洽场理论研究了这个体系的相行为.结合谱方法和利用了对称性加速的准谱法，我们得以高效的优化结构参数，使得在优化后的结构参数下，体积分数为0.7 的大组分依然能够形成分散的球状相，这意味着球状相主导了这个体系的相行为.同时我们在计算中也发现，一种在液晶体系中常见的双连续相P 相也可以在纯组分柔性嵌段共聚物体系中有相当宽的稳定相区，一些特殊堆积方式的柱状相也可以稳定存在.这些非传统相行为的发现使得我们对嵌段共聚物自组装的内在机理有了进一步的认识.

关键词：嵌段共聚物线性-树枝状嵌段共聚物球状相

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神经元动力学与树突计算的建模与分析

神经元动力学与树突计算的建模与分析

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第十一届全国软物质与生命物质物理学术会议

作者：李松挺上海交通大学数学科学学院与自然科学研究院

神经元通常被认为是大脑计算的基本单元。为理解大脑的信息处理机制，对神经元动力学的数学建模与分析已成为一种非常有效的研究手段。目前人们已经发展出多种神经元模型分别从不同的角度去描述神经元。值得一提的是，在这些模型中，有... 详细信息

神经元通常被认为是大脑计算的基本单元。为理解大脑的信息处理机制，对神经元动力学的数学建模与分析已成为一种非常有效的研究手段。目前人们已经发展出多种神经元模型分别从不同的角度去描述神经元。值得一提的是，在这些模型中，有两类较为流行的模型——多节段神经元模型(multi-compartment models)与点神经元模型(single-compartmentmodels)。一般来说，多节段神经元模型中包含了神经元的树突空间结构与动力学，更具生物学的真实性。然而该模型的数学形式通常为高维耦合偏微分方程组，故使得我们对模型的理论分析与数值模拟都面临较大挑战。比较而言，点神经元模型只刻画神经元细胞体一点处的结构与动力学，数学形式通常为低维常微分方程，故有利于我们开展对模型的理论分析与数值模拟。然而点神经元模型舍弃了神经元的空间结构，被认为是对真实神经元的过度简化。综上所述，我们亟需发展一类神经元模型，它既具有较为真实的生物学细节，同时具有简单的数学结构。在此次报告中，我将利用渐近分析的方法，推导一类可描述树突空间结构的点神经元模型，并通过仿真神经元模拟与生物学实验两个角度验证模型的正确性。一方面，与现有的点神经元模型相比，我们所推导的模型可以刻画多种树突计算的功能，如神经元的朝向选择功能与同时探测功能。另一方面，与现有的多节段神经元模型相比，我们的模型具有更低的计算复杂度，可有望被用于大尺度的仿真神经元网络模拟，有助于研究与树突计算相关的大脑信息处理机制。

关键词：神经元多节段模型单节段模型动力学树突计算

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光控可擦除高分子表面的平均场理论研究

光控可擦除高分子表面的平均场理论研究

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第十一届全国软物质与生命物质物理学术会议

作者：张兴华北京交通大学北京市上园村3号100044

刺激-响应材料的形态、尺寸或模量敏感地依赖与环境中光、热、电、磁等物理性质。这类材料使软物质体系的功能化、器件化化成为可能。与其他刺激-响应材料相比，光响应材料具有无需导线、电极等能量和信号输入机构，可以实现远程的操控... 详细信息

刺激-响应材料的形态、尺寸或模量敏感地依赖与环境中光、热、电、磁等物理性质。这类材料使软物质体系的功能化、器件化化成为可能。与其他刺激-响应材料相比，光响应材料具有无需导线、电极等能量和信号输入机构，可以实现远程的操控，并容易制成柔性器件等优点，是这一领域关注的焦点。材料对光信号的响应性质一般是通过引入具有光致异构特性的偶氮苯集团来实现的。这一集团具有顺式和反式两种构象状态，在光照条件的改变来实现两种状态间的转变。这两种构象状态要求偶氮键的键角取特定的角度，这需要在描述高分子链统计的配分函数中引入对键角的约束。采用传统的自洽场理论研究这一系统时需要对偶氮键两端的tail 和spacer"嵌段"，约束周线变量s=sazo 两端的传播子，以保证偶氮键的键角。这大大提高了自洽场理论计算的难度，在保证精度需要情况下，计算量的负担数十倍提升。我们采用路径积分的观点来代替扩散方程的求解，即在辅助场中的蒙特卡洛的方法对高分子构象的采样来获得系综平均。这样对偶氮键键角的约束，只需在蒙特卡洛尝试移动中保持偶氮键的键角不变即可。在蒙特卡洛求解路径积分的过程当中，随着自由度数目的增多，要求更多蒙特卡洛步来保证积分的遍历性;而限制了给定键的角度的偶氮高分子体系相当于自由度的降低，因而在给定精度的条件下，反而提高了计算效率。采用这一理论方案我们开展了系列的偶氮高分子体系响应性质的研究。本文简述光响应的高分子刷及其应用。

关键词：高分子纳米粒子表面吸附光控可擦除

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柱状两嵌段共聚物在不平表面上的自组装

柱状两嵌段共聚物在不平表面上的自组装

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第十一届全国软物质与生命物质物理学术会议

作者：朱艳艳 Karim Aissou 满兴坤 David Andelman 北京航空航天大学软物质物理及其应用中心北京100191中国北京航空航天大学物理科学与核能工程学院北京100191中国 Laboratoire de Chimie des Polym(e)res Organiques Universit(e)de Bordeaux IPB-ENSCBPCNRSF-33607 Pes Raymond and Beverly Sackler School of Physics and Astronomy Tel Aviv UniversityRamat Aviv 69978Tel

我们采用数值计算的方法来探究两嵌段共聚物薄膜柱状相在正弦波状衬底上三种可能取向的相对稳定性。由于衬底是沿着单一方向波动的，因此柱状相可以与衬底平行或者垂直于衬底，其中平行于衬底的柱状相又可分为柱状相长轴方向沿波纹沟槽... 详细信息

我们采用数值计算的方法来探究两嵌段共聚物薄膜柱状相在正弦波状衬底上三种可能取向的相对稳定性。由于衬底是沿着单一方向波动的，因此柱状相可以与衬底平行或者垂直于衬底，其中平行于衬底的柱状相又可分为柱状相长轴方向沿波纹沟槽或垂直于波纹沟槽两种情况。利用自洽场理论，我们研究了衬底粗糙度和表面偏好对这三种取向之间相变的影响，衬底粗糙度通过改变正弦波状衬底的周期和振幅确定，表面偏好指的是衬底对两嵌段共聚物A 组分有吸附作用。我们发现增加衬底粗糙度会导致平行和垂直柱状相之间或两个平行柱状相之间的相变。在u 较小时，增大衬底粗糙度垂直柱状相较稳定;在u 较大时，垂直柱状相最不稳定，沿着衬底沟槽排列的平行柱状相最稳定。除此之外，改变表面偏好还可以导致柱状相的三个取向之间的相变。随着表面偏好的增强，垂直于波纹沟槽的平行柱状相越稳定。根据六角紧密堆积的柱状相的特性，当衬底波动沿着短的或长的特征长度方向时，衬底对柱状相的作用效果是不同的。我们发现，当衬底沿着长的特征长度方向波动时，垂直柱状相比衬底沿着短特征长度波动时的更稳定。我们的结果与先前的实验很好地吻合，并且更加全面与具体，对实验具有指导意义，有助于嵌段共聚物的柱状相薄膜在纳米技术中的应用。

关键词：两嵌段共聚物波纹状衬底自洽场理论柱状相

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