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2014年大分子体系理论、模拟与计算研讨会

作者：李延春吕中元吉林大学理论化学研究所理论化学计算国家重点实验室长春 130023

由金纳米粒子和嵌段共聚物的组成的功能性聚合物金纳米粒子,在选择性溶剂中可以形成具有特定结构和化学活性的聚合物“胶束单体”.如图1所示,以聚合物和金纳米粒子作为组装基元,通过调控聚合物的长度和纳米粒子的尺寸,可以组装得到分子... 详细信息

由金纳米粒子和嵌段共聚物的组成的功能性聚合物金纳米粒子,在选择性溶剂中可以形成具有特定结构和化学活性的聚合物“胶束单体”.如图1所示,以聚合物和金纳米粒子作为组装基元,通过调控聚合物的长度和纳米粒子的尺寸,可以组装得到分子簇、胶束和囊泡等有序结构1-3.通过对聚合物纳米粒子的修饰,可以制备具有特殊功能的材料,并应用于3D打印、光电材料、催化反应、太阳能电池以及药物运输等诸多领域.我们采用GALAMOST程序包4中的耗散粒子动力学方法,建立纳米粒子和聚合物的粗粒化模型,研究功能性聚合物金纳米粒子在选择性溶剂中的组装机理.耗散粒子动力学方法5是把所有粒子之间的相互作用归类为三个部分：分别是保守力,耗散力,和随机力,所有相互作用粒子的运动遵循牛顿运动方程：dri→/dt=vi→,dvi→/dt=∑j≠i(F→Cij+F→Dij+F→Rij)=fi→,所有的作用力都是成对(pairwise)相互作用力：F→Cij=αij(1-rij)e→ij,F→Dij=-γwD(rij)(e→ij·v→ij)e→ij,F→Rij=σwR(rij)θije→ij.我们的模拟结果得到了实验结果的证实1-3,理论与实验的结合不但有利于补充实验的不足和节约成本,还有利于深入理解组装机理和组装内在驱动力等问题.

关键词：聚合物纳米粒子计算机模拟

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人类谷胱甘肽硫转移酶家族等位基因蛋白B与抑制剂作用模型的理论研究

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高等学校化学学报 2013年第5期34卷 1226-1232页

作者：徐钰崔颖璐郑清川张红星孙家锺吉林大学理论化学研究所理论化学计算国家重点实验室长春130021

采用分子动力学模拟方法系统地研究了谷胱甘肽硫转移酶家族(Glutathione S-transferases,GSTs)的等位基因蛋白B(GSTP1*B)与抑制剂利尿酸(EA)以及EA的谷胱甘肽(GSH)共轭物EAG(I),EAG(O)的具体结合方式.抑制剂及其谷胱甘肽共轭物与蛋白的... 详细信息

采用分子动力学模拟方法系统地研究了谷胱甘肽硫转移酶家族(Glutathione S-transferases,GSTs)的等位基因蛋白B(GSTP1*B)与抑制剂利尿酸(EA)以及EA的谷胱甘肽(GSH)共轭物EAG(I),EAG(O)的具体结合方式.抑制剂及其谷胱甘肽共轭物与蛋白的相互作用能计算结果及分子动力学轨迹的统计分析结果表明,GSTP1*B与EA的谷胱甘肽共轭物的结合能力优于其与EA的结合能力,Phe8,Arg13,Trp38和Tyr108是作用过程中的关键残基,对稳定抑制剂及其谷胱甘肽共轭物在GSTP1*B的G和H位点的构象具有重要的作用.通过对构象的统计分析发现,残基Phe8和Tyr108与GSTP1*B酶对抑制剂的选择性密切相关.

关键词：谷胱甘肽硫转移酶分子动力学模拟结合模式利尿酸抑制剂

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三分子聚集体中的非局域电子-振动耦合的理论研究

三分子聚集体中的非局域电子-振动耦合的理论研究

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第十二届全国量子化学会议

作者：陈先凯 Veaceslav Coropceanu 任爱民 Jean-Luc Brédas 吉林大学理论化学计算国家重点实验室 School of Chemistry and Biochemistry & Center for Organic Photonics and Electronic School of Chemistry and Biochemistry & Center for Organic Photonics and Electronics Georgia Institut 吉林大学理论化学计算国家重点实验室

电子-振动耦合是姜-泰勒效应的一个重要组成部分[1]。它对单分子、分子聚集体以及固体的各种电子性质(例如，分子和分子聚集体光谱，以及载流子输运性质)有着重要的影响，所以受到了化学、物理学家广泛的关注。在过去的几十年里，人们...

电子-振动耦合是姜-泰勒效应的一个重要组成部分[1]。它对单分子、分子聚集体以及固体的各种电子性质(例如，分子和分子聚集体光谱，以及载流子输运性质)有着重要的影响，所以受到了化学、物理学家广泛的关注。在过去的几十年里，人们对其中一种电子-振动耦合进行了广泛并且深入的研究，即局域电子-振动耦合。这种耦合主要来源于分子内振动对电子的散射，在分子光谱中体现为非常密集的振动精细结构;以这种耦合为基础发展的理论模型(Holstein 极化子模型)已经在各个领域得到了广泛应用[2]。相比于局域耦合，非局域电子-振动耦合机制的研究则较为落后。非局域耦合主要是由分子间振动与电子的相互作用引起的。为了深入理解非局域耦合对分子聚集体的电子性质的影响，我们研究了带有周期性边界条件的三分子聚集体(最小的封闭体系)的静态势能面和对应哈密顿量的全量子解，并且获得了一系列有趣的结果。

关键词：

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硼酸盐Sc(BO2)n及其阴离子Sc(BO2)n-(n=1-4)的结构和性质

硼酸盐Sc(BO2)n及其阴离子Sc(BO2)n-(n=1-4)的结构和性质

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第十二届全国量子化学会议

作者：刘家园李莹吴迪李志儒吉林大学理论化学研究所理论化学计算国家重点实验室长春130023

超级卤素是以超卤素为配体搭建的比超卤素电子亲和势还要高的特殊团簇，由于它们可以表现出超高的电子亲和势、有强的氧化性，因此受到广泛关注。本文研究了含过渡金属Sc的一系列硼酸盐结构Sc(BO2)n 和Sc(BO2)n-(n = 1-4)，通过能量计...

超级卤素是以超卤素为配体搭建的比超卤素电子亲和势还要高的特殊团簇，由于它们可以表现出超高的电子亲和势、有强的氧化性，因此受到广泛关注。本文研究了含过渡金属Sc的一系列硼酸盐结构Sc(BO2)n 和Sc(BO2)n-(n = 1-4)，通过能量计算证明了Sc(BO2)4 体系的超级卤素特性，并讨论了每个异构体的结构特点和团簇稳定性及电子亲和势之间的关系。

关键词：

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两亲性接枝共聚物在选择性溶剂中自组装行为的模拟研究

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高等学校化学学报 2013年第4期34卷 939-945页

作者：张静朱有亮裴汉文刘鸿吉林大学理论化学研究所理论化学计算国家重点实验室长春130023

利用粗粒化分子动力学(CGMD)方法研究了两亲性接枝共聚物在不同选择性溶剂中的自组装行为.分析了主链刚性及链长对自组装结构的影响.研究结果表明,当溶剂对主链为良溶剂而对支链为不良溶剂时,两亲性接枝共聚物随主链刚性的增加自组装形... 详细信息

利用粗粒化分子动力学(CGMD)方法研究了两亲性接枝共聚物在不同选择性溶剂中的自组装行为.分析了主链刚性及链长对自组装结构的影响.研究结果表明,当溶剂对主链为良溶剂而对支链为不良溶剂时,两亲性接枝共聚物随主链刚性的增加自组装形成花状胶束、花桥状胶束及桥状胶束,并且组分比例对自组装结构影响很大;随着链长的增加,柔性链出现单花状胶束到多花状胶束的转化.当溶剂对主链为不良溶剂而对支链为良溶剂时,可得到近球形或椭球形核壳状胶束及束状结构;不同链长时,柔性接枝共聚物链均只能得到近球形的单核壳状胶束.

关键词：两亲性接枝共聚物自组装选择性溶剂花状胶束桥状胶束核壳状胶束

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SnAl4-和PbAl4-：新型平面四配位分子

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高等学校化学学报 2013年第1期34卷 185-191页

作者：高斯萌贺海鹏丁益宏吉林大学理论化学研究所理论化学计算国家重点实验室长春130021

通过全局结构搜索,在CCSD(T)/aug-cc-pVTZ&CEP-121G//B3LYP/6-311+G(d)&LANL2DZ水平上(其中CEP-121G和LANL2DZ用于Sn和Pb原子),构建了XAl-4(X=Sn,Pb)的异构化势能面,对于X=Si,Ge体系,平面四配位X异构体明显是体系的全局极小,但对于X=Sn,Pb而言,除了平面四配位X异构体外,还存在一个几乎与其等能量但未被关注的金字塔形结构.此外,从X=Si和Ge到X=Sn和Pb,体系势能面变得更为平滑.本文不但进一步检验了平面化学中的17价电子规则,也阐明了中心原子的取代效应对平面四配位结构稳定性的重要影响.

关键词：平面四配位势能面 SnAl4-体系 PbAl4-体系理论研究

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杂原子掺杂的含单空位缺陷BN纳米管的非线性光学性质

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高等学校化学学报 2013年第2期34卷 441-446页

作者：石芝铭陈巍万素琴李辉黄旭日吉林大学理论化学研究所理论化学计算国家重点实验室长春130021

采用密度泛函理论(DFT)研究了杂原子M(M=Li,Na,K,Be,Mg,Ca,C和Si)在B/N单空位缺陷处的掺杂对(6,0)BN纳米管体系非线性光学性质的影响.采用B3LYP方法共得到了14种几何构型,并采用BHandHLYP方法计算了这些结构的第一超极化率β0值.研究结... 详细信息

采用密度泛函理论(DFT)研究了杂原子M(M=Li,Na,K,Be,Mg,Ca,C和Si)在B/N单空位缺陷处的掺杂对(6,0)BN纳米管体系非线性光学性质的影响.采用B3LYP方法共得到了14种几何构型,并采用BHandHLYP方法计算了这些结构的第一超极化率β0值.研究结果表明,单纯的B或N缺陷几乎不影响BN纳米管体系的非线性光学性质;与B缺陷处掺杂的体系相比,杂原子在N缺陷处的掺杂更有利于提高BN纳米管体系的第一超极化率β0值;对于同周期掺杂原子,还原性越强的原子掺杂对BN纳米管体系的第一超极化率β0值的改善越明显,表现为β0(Ⅰ族)>β0(Ⅱ族)>β0(Ⅳ族);对比同主族掺杂原子,第三周期元素Na和Mg的掺杂能更有效地提高体系的第一超极化率β0值,原因主要在于原子半径和还原性等因素共同决定其对BN纳米管体系第一超极化率β0值的改善程度.本文研究结果为有效提高BN纳米管体系的非线性光学性质提供了一种新思路,为基于BN纳米管的非线性光学材料设计提供了有价值的理论信息.

关键词：密度泛函理论 BN纳米管非线性光学空位缺陷掺杂

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杂臂星型嵌段共聚物在溶液中自组装形成囊泡结构的计算机模拟

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高等学校化学学报 2013年第7期34卷 1667-1672页

作者：李斌朱有亮徐丹裴汉文刘鸿吉林大学理论化学研究所理论化学计算国家重点实验室长春130021

利用耗散粒子动力学模拟方法,研究了杂臂星型嵌段共聚物Am(Bn)2在溶液中自组装形成囊泡的行为.主要分析了自组装过程、亲水分枝和疏水分枝的长度及分子构型对组装结构的影响.结果表明,杂臂星型聚合物在溶液中会自组装形成碟状胶束,之后... 详细信息

利用耗散粒子动力学模拟方法,研究了杂臂星型嵌段共聚物Am(Bn)2在溶液中自组装形成囊泡的行为.主要分析了自组装过程、亲水分枝和疏水分枝的长度及分子构型对组装结构的影响.结果表明,杂臂星型聚合物在溶液中会自组装形成碟状胶束,之后弯曲闭合形成囊泡.当亲水部分的分枝较短时,易于形成囊泡结构;在可形成囊泡结构的条件下,双分子层囊泡膜的厚度随分枝长度的增加而增加.与构成相近的线型嵌段共聚物相比,杂臂星型嵌段共聚物更易形成囊泡结构,且形成的囊泡结构较薄.

关键词：杂臂星型嵌段共聚物自组装囊泡双层膜

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二嵌段共聚物在柱状刻蚀模板表面的复杂自组装

二嵌段共聚物在柱状刻蚀模板表面的复杂自组装

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2014年大分子体系理论、模拟与计算研讨会

作者：徐丹刘鸿吕中元理论化学计算国家重点实验室吉林大学理论化学研究所中国长春130023

本文利用耗散粒子动力学方法(dissipative particle dynamics,DPD)研究了二嵌段共聚物在柱状刻蚀的模板表面的自组装行为。二嵌段共聚物在本体中可以自组装形成包括层状相、六方柱状相、球状相和双连通Gyroid 相的一系列稳定有序结构,... 详细信息

本文利用耗散粒子动力学方法(dissipative particle dynamics,DPD)研究了二嵌段共聚物在柱状刻蚀的模板表面的自组装行为。二嵌段共聚物在本体中可以自组装形成包括层状相、六方柱状相、球状相和双连通Gyroid 相的一系列稳定有序结构,得到人们广泛的关注。而研究发现,可以通过一些人为干预的手段,使二嵌段共聚物在受限条件下生成更丰富且有实际应用价值的自组装结构。例如,可通过改变受限环境的结构、表面性质,来诱导二嵌段共聚物自组装形成纳米尺度的新颖结构,用于如集成电路板的刻蚀、纳米比特存储设备的制造等高新科技领域。

关键词：二嵌段共聚物受限条件耗散粒子动力学柱状刻蚀模板

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硬受限以及软受限条件下聚合物的玻璃化转变行为

硬受限以及软受限条件下聚合物的玻璃化转变行为

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2014年大分子体系理论、模拟与计算研讨会

作者：谢士杰吕中元理论化学计算国家重点实验室吉林大学理论化学研究所中国长春130023

受限条件下聚合物的玻璃化转变行为有非常重要的实际意义.本文利用分子动力学模拟方法研究聚合物在二维以及三维受限条件下的玻璃化转变行为.我们主要研究在玻璃化转变过程中影响体系静态和动态性质的因素，包括受限结构的大小、墙的类... 详细信息

受限条件下聚合物的玻璃化转变行为有非常重要的实际意义.本文利用分子动力学模拟方法研究聚合物在二维以及三维受限条件下的玻璃化转变行为.我们主要研究在玻璃化转变过程中影响体系静态和动态性质的因素，包括受限结构的大小、墙的类型以及墙的性质等(Fig.1).通过改变墙的性质，我们模拟了硬受限(包括吸引墙、排斥墙)和软受限对于聚合物体系的静态和动态性质的影响.通过模拟我们发现随着受限尺寸减小，受限的效果变得越来越明显(Fig.2).但这里需要指出的是，随着表面对聚合物运动性贡献的大小和特点的不同，松驰时间随着受限尺寸的变化会呈现出不同的变化趋势.我们通过模拟得到的一个重要结果是在软受限条件下，体系的松弛大大加快.并且当受限尺寸较大时(D/Rg ＞6.5)，受限条件下的聚合物松弛甚至快过了本体中聚合物的松驰(Fig.2c)，这一点和实验中的发现一致.

关键词：硬受限软受限玻璃化转变

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