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中国化学会第30届学术年会

作者：衣沙沙潘聪胡中汉吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室吉林大学理论化学研究所

在生物体系的计算机模拟中包含处理大量分子复杂的相互作用。在经典的分子动力学模拟中短程的Van der Waals 相互作用可以直接计算,但是对于长程的库伦相互作用发展精确而且有效的方法是一直存在的问题。我们讨论了精确处理静电的三种... 详细信息

在生物体系的计算机模拟中包含处理大量分子复杂的相互作用。在经典的分子动力学模拟中短程的Van der Waals 相互作用可以直接计算,但是对于长程的库伦相互作用发展精确而且有效的方法是一直存在的问题。我们讨论了精确处理静电的三种类型的方法：截断方法,Ewald方法,平均场方法。在讨论中,我们概述了这些方法的公式和发展,强调了三种类型方法之间本质的联系和静电边界条件存在的问题。最后对于方法未来的发展和在生物模拟中的应用进行了展望[1]。另外,这些方法也可以用于处理偶极子之间的相互作用。对于具有二维周期性和三维周期性的三维体系均可以用上述三种方法来处理。

关键词： Ewaldsum 平均场理论 SPMF理论

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纤毛状表面材料疏水性能的计算机模拟研究

纤毛状表面材料疏水性能的计算机模拟研究

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中国化学会第30届学术年会

作者：裴汉文刘鸿吕中元吉林大学理论化学研究所超分子结构与材料国家重点实验室

利用分子动力学模拟方法,研究了纤毛结构表面的疏水特性以及影响疏水性强弱的各项物理因素,如纤毛接枝密度、纤毛长度以及纤毛的拓扑结构等。我们通过计算液滴在表面的接触角来描述表面的疏水性强弱,对比了无纤毛表面和有纤毛表面上液... 详细信息

利用分子动力学模拟方法,研究了纤毛结构表面的疏水特性以及影响疏水性强弱的各项物理因素,如纤毛接枝密度、纤毛长度以及纤毛的拓扑结构等。我们通过计算液滴在表面的接触角来描述表面的疏水性强弱,对比了无纤毛表面和有纤毛表面上液滴的接触角,发现当液滴和表面相互作用强度在一定范围内时,纤毛结构有助于增强表面疏水性。纤毛长度、接枝密度等因素也会影响表面的疏水性。通过改变表面纤毛的拓扑结构,纤毛可以相互聚集形成re-entrant结构[1],极大地增强表面疏水性。本研究可以为疏水材料的设计和应用提供有益的建议和新的思路。

关键词：纤毛状表面疏水性分子动力学模拟

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复合物中环状接枝纳米粒子表面高分子结构及动力学的计算机模拟研究

复合物中环状接枝纳米粒子表面高分子结构及动力学的计算机模拟研...

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中国化学会2016年软物质理论计算与模拟会议

作者：施睿于林秀子钱虎军吕中元吉林大学理论化学研究所超分子结构与材料国家重点实验室

纳米粒子高分子复合物由于具有优于高分子本身的性能而应用广泛[1-3],因此,纳米粒子如何影响复合物宏观性质是近年来材料科学中重要的问题。Mackay等人[4]提出,在高分子体系中加入交联高分子纳米粒子可以大幅降低高分子复合物粘度,这与... 详细信息

纳米粒子高分子复合物由于具有优于高分子本身的性能而应用广泛[1-3],因此,纳米粒子如何影响复合物宏观性质是近年来材料科学中重要的问题。Mackay等人[4]提出,在高分子体系中加入交联高分子纳米粒子可以大幅降低高分子复合物粘度,这与通常无机纳米粒子产生的粘度增高效应不同[5]。为深入研究此类现象,我们设计了与交联高分子纳米粒子相似的无自由链末端的环状接枝纳米粒子的粗粒化模型进行模拟研究,对环状接枝纳米粒子表面界面层的高分子链结构、动力学性质进行了分析。通过对熔体链不同长度链段的切向以及径向回转半径的分析[6],可以看出,随着接枝密度的增大,切向和径向回转半径收敛的距离略有外推,这意味着增加接枝密度,纳米粒子对链段影响略有增大,图中虚线代表切向回转半径,可以看出,尽管链段长度增大,近距离处切向回转半径依然大于径向回转半径,由此可知,熔体链在靠近纳米粒子附近时,受纳米粒子影响有较强的取向作用;该作用在链段长度较小时消失于距离纳米粒子表面2倍链段回转半径处,随着链段的增大,纳米粒子的影响范围变小,在距纳米粒子表面约1.5倍链段回转半径处收敛。同时,我们对与纳米粒子尺寸相近的链段(长50)的松弛行为进行了分析,可以看出,在一定接枝密度、接枝链长的条件下,纳米粒子对体系中链段松弛行为影响十分显著(Fig.1b),环状接枝纳米粒子与交联纳米粒子体现出相似的加速链段松弛的行为。同时,在距离纳米粒子表面不同距离情况下,近处链段松弛加快,这与硬无机纳米粒子行为存在明显的不同。

关键词：高分子纳米复合物接枝纳米粒子环状接枝计算机模拟

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助溶剂对两亲性嵌段共聚物自组装的影响

助溶剂对两亲性嵌段共聚物自组装的影响

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中国化学会第30届学术年会-第二十四分会：超分子组装与软物质材料

作者：李柄谕吕中元超分子结构与材料国家重点实验室吉林大学理论化学研究所

两亲性嵌段共聚物因其易形成胶束或囊泡等自组装结构被广泛应用于食品、化妆品、医药等领域。本文采用耗散粒子动力学方法,模拟研究助溶剂在两亲性嵌段共聚物自组装过程中起到的重要作用及其对最终聚集结构的影响。我们通过改变助溶剂... 详细信息

两亲性嵌段共聚物因其易形成胶束或囊泡等自组装结构被广泛应用于食品、化妆品、医药等领域。本文采用耗散粒子动力学方法,模拟研究助溶剂在两亲性嵌段共聚物自组装过程中起到的重要作用及其对最终聚集结构的影响。我们通过改变助溶剂与水之间的作用参数,体现助溶剂种类的不同。研究发现,助溶剂与水的相容性是控制形成球状胶束、棒状胶束、蠕虫状胶束以及囊泡等结构的关键因素。

关键词：两亲性嵌段共聚物自组装助溶剂

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交联软纳米粒子在高分子熔体中的非高斯扩散

交联软纳米粒子在高分子熔体中的非高斯扩散

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中国化学会2016年软物质理论计算与模拟会议

作者：钱虎军陈弢吕中元超分子结构与材料国家重点实验室吉林大学理论化学研究所

通过纳米粒子掺杂是实现高分子材料性能优化的常见手段[1]。因此,理解此类复合体系中各类纳米粒子的加入对复合物动力学性质的影响机制及规律至关重要。前期的大量研究已经表明,硬核型(接枝)无机粒子的加入往往会降低熔体高分子链的扩... 详细信息

通过纳米粒子掺杂是实现高分子材料性能优化的常见手段[1]。因此,理解此类复合体系中各类纳米粒子的加入对复合物动力学性质的影响机制及规律至关重要。前期的大量研究已经表明,硬核型(接枝)无机粒子的加入往往会降低熔体高分子链的扩散能力而导致复合物熔体粘度的增加[2]。与之不同,在熔体中加入单链交联软纳米粒子[3]或树枝状分子[4]却会大幅降低熔体粘度。为了解释此类粘度下降现象,在前期的工作中我们做了大量的模拟[5],结果表明:在此类体系中软纳米粒子的可变形性起到了至关重要的作用。这种形变能力赋予了纳米粒子与熔体间良好相互结合能力,体现出了典型的液/液界面特性,这与无机粒子体系中的固/液界面形成了鲜明的对比。而这种良好的界面结合能力和软纳米粒子固有的表面形变能力为界面处的熔体链段带来了明显的界面加速效应。并且随着纳米粒子的快速扩散,熔体链与纳米粒子发生多次碰撞,在多次碰撞及局部加速的协同作用下,熔体链的松弛将得到多级加速,最终导致熔体链的松弛不仅存在明显的加速效应而且加速效果随着链长的增加而逐级放大。而在此类复合体系中,纳米粒子的运动也是近年来大家所关心的重点[6]。首先,布朗运动中的高斯假设是否有必要是一个基本的物理问题。为了回答这个问题,实验上需要寻找一类扩散及其分布直接可测的特殊体系[7]来进行验证。而我们基于前期关于纳米粒子对熔体链动力学影响机制的研究,继续对体系中纳米粒子本身的动力学行为进行了详细研究。通过分析纳米粒子在具有不同聚合度熔体中的扩散行为及分布,发现:(a)就纳米粒子的扩散系数而言,我们获得了与理论[8]以及刘军等人的早期模拟[9]一致的结果,即纳米粒子的扩散系数只在短链体系中存在链长依赖性,而在长链体系中其扩散系数不随熔体链长的变化而变化;(b)更为重要的是,纳米粒子的扩散分布在短链体系中完全符合高斯分布特征,而在缠结体系中却体现出明显的非高斯行为。通过仔细对比我们发现,纳米粒子的扩散行为强烈依赖于回转半径和粒子半径相当的熔体链节的运动,前者的扩散系数及非高斯性大小和后者所具有的值基本相当;(c)此外,由于熔体链对纳米粒子运动的影响,纳米粒子的扩散在一定时间尺度上表现出了强烈的non-Markovian行为。

关键词：纳米粒子动力学非高斯扩散高分子/纳米粒子复合计算机模拟

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简述生物体系模拟中静电处理方法的发展和问题

简述生物体系模拟中静电处理方法的发展和问题

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中国化学会第30届学术年会-第十九分会：化学中的量子与经典动力学

作者：衣沙沙潘聪胡中汉吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室吉林大学理论化学研究所

在生物体系的计算机模拟中包含处理大量分子复杂的相互作用。在经典的分子动力学模拟中短程的Van der Waals相互作用可以直接计算,但是对于长程的库伦相互作用发展精确而且有效的方法是一直存在的问题。我们讨论了精确处理静电的三种类... 详细信息

在生物体系的计算机模拟中包含处理大量分子复杂的相互作用。在经典的分子动力学模拟中短程的Van der Waals相互作用可以直接计算,但是对于长程的库伦相互作用发展精确而且有效的方法是一直存在的问题。我们讨论了精确处理静电的三种类型的方法:截断方法,Ewald方法,平均场方法。在讨论中,我们概述了这些方法的公式和发展,强调了三种类型方法之间本质的联系和静电边界条件存在的问题。最后对于方法未来的发展和在生物模拟中的应用进行了展望[1]。另外,这些方法也可以用于处理偶极子之间的相互作用。对于具有二维周期性和三维周期性的三维体系均可以用上述三种方法来处理。

关键词： Ewald sum 平均场理论 SPMF理论

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界面及体相中电荷相互作用的Ewald方法

界面及体相中电荷相互作用的Ewald方法

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中国化学会第30届学术年会-第十九分会：化学中的量子与经典动力学

作者：潘聪胡中汉吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室吉林大学理论化学研究所

不论在界面还是体相体系的模拟中,Ewald方法都因其能够精确处理长程静电相互作用而被广泛使用。相比于成熟的Ewald 3D方法(像PME,PPPM),Ewald 2D似乎并没有得到足够的重视。通过将Ewald2D的Fourier部分写成留数积分,我们得出梯形求和近... 详细信息

不论在界面还是体相体系的模拟中,Ewald方法都因其能够精确处理长程静电相互作用而被广泛使用。相比于成熟的Ewald 3D方法(像PME,PPPM),Ewald 2D似乎并没有得到足够的重视。通过将Ewald2D的Fourier部分写成留数积分,我们得出梯形求和近似的严格误差界限,并证明余层修正项和边界修正项正好分别源自复平面积分的奇点和求和序列的奇点[1]。然后我们对比了Ewald 2D各项表达式的计算效率,旨在寻找计算精度和复杂度的平衡点。通过设置一个相对较小的窗口系数(screening factor)和一个相对较大的实空间截断距离,我们可以实现一个大大降低计算量的优化算法[2]。对比Ewald 2D和3D的物理图像,我们从一个新的角度解释一个根植于Ewald 3D的争议问题,即边界修正项[3]。

关键词： Ewald sum Ewald 2D

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萤火虫氨基氧化荧光素相似物作为有机发光二极管材料的理论研究

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有机化学 2015年第2期35卷 432-438页

作者：闵春刚李作盛崔小英杨喜昆黄绍军王绍华任爱民昆明理工大学分析测试研究中心昆明650093 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

由于萤火虫荧光素具有发光效率高,能发出从绿色到红色多种颜色光的特点使其在有机发光器件领域存在巨大的应用潜力.为了探索结构和性质的关系,我们用苯并吡喃、联苯、联吡啶、菲、邻二氮杂菲、芴和晕苯取代氧化荧光素中的苯并噻唑部分,... 详细信息

由于萤火虫荧光素具有发光效率高,能发出从绿色到红色多种颜色光的特点使其在有机发光器件领域存在巨大的应用潜力.为了探索结构和性质的关系,我们用苯并吡喃、联苯、联吡啶、菲、邻二氮杂菲、芴和晕苯取代氧化荧光素中的苯并噻唑部分,设计了一系列氨基氧化荧光素相似物.本工作用密度泛函理论和含时密度泛函理论方法对这些化合物进行了一系列光电性质的研究.计算结果表明,含有氮原子的氨基联吡啶氧化荧光素(BPAOL)和氨基邻二氮杂菲氧化荧光素(PMAOL)与含有碳原子的氨基联苯氧化荧光素(BIAOL)和氨基菲氧化荧光素(PHAOL)比较具有较小的最高占据分子轨道(HOMO)和最低非占据分子轨道(LUMO)轨道能量及更大的电离能(IP)和电子亲和势(EA)值.化合物氨基氧化荧光素(AOL),BIAOL,BPAOL,PHAOL,PMAOL,氨基芴氧化荧光素(FLAOL)和氨基晕苯氧化荧光素(COAOL)可以作为电子注入/传输材料.AOL、PHAOL、FLAOL和COAOL可以作为蓝色发光材料.

关键词：电离能和电子亲和势重组能氧化荧光素相似物发射光谱含时密度泛函理论

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从单链聚合物自组装设计补丁纳米粒子

从单链聚合物自组装设计补丁纳米粒子

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中国化学会第30届学术年会

作者：杨茜张静吕中元吉林大学理论化学研究所超分子结构与材料国家重点实验室130021长春

单链聚合物在一定的条件下能够自组装形成一些具有对称性的纳米团簇结构。以这些低能量结构为基础，可以进一步设计具有特定结构的多组分自组装基元，这对自下而上设计多级自组装结构具有重要意义。

关键词：

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助溶剂对两亲性嵌段共聚物自组装的影响

助溶剂对两亲性嵌段共聚物自组装的影响

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中国化学会第30届学术年会

作者：李柄谕吕中元超分子结构与材料国家重点实验室吉林大学理论化学研究所中国长春130023

两亲性嵌段共聚物因其易形成胶束或囊泡等自组装结构被广泛应用于食品、化妆品、医药等领域。本文采用耗散粒子动力学方法，模拟研究助溶剂在两亲性嵌段共聚物自组装过程中起到的重要作用及其对最终聚集结构的影响。

关键词：两亲性嵌段共聚物自组装助溶剂

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