高分子世界PolymerWorld-中国科技大学高分子科学.PDFVIP

高分子科学中的理论与模拟 罗开富 软物质与生物物理课题组 中国科学技术大学高分子科学与工程系 Tel Email: kluo@ustc.edu.cn 1. 高分子的柔顺性及柔性机理 How straight is a polymer? 合成聚合物；天然高分子；聚合度；单体单元数 高分子链的柔性 (a) 蠕虫状链（DNA） (b) 刚性棒自由连接（铰链，对高分子很难存在） 链的柔性机理 不同机理: 主链上C-C化学键的内旋转; DNA双螺旋链键角涨落 2. 高分子链的尺寸 自由连接链 花粉颗粒布朗运动的轨迹vs.理想链的构象 均方位移： 理想链的均方末端距： 3. 高分子链的熵弹性 与弹簧类比 不同拓扑结构的高分子 4. 高分子科学中的模拟方法 主要的学习参考书籍 1. Computer Simulation of Liquids. M. P. Allen and D.J. Tildesley, Oxford University (1987) 2. The Art of Molecular Dynamics Simulation. D. C. Rapaport, Cambridge University (1995) 3. Understanding Molecular Simulation: From Algorithms to Applications. D. Frenkel and B. Smit, Academic (1996) 格子Monte Carlo 模拟方法 Metropolis Monte Carlo方法的算法： a) 给出一个初始状态，并计算系统的能量Eold b) 随机产生一个新状态，并计算新系统的能量Enew c) 如果ΔE ＝(Enew−Eold)0, 则接受新状态并回到 b) −∆ E d) 如果ΔE ＝(Enew−Eold)0, 则计算Boltzman因子：e kT e) 在(0, 1) 区间上产生一个均匀分布的随机数ζ ； f) 如果 −∆ E kT 则接受新状态并回到b) ζ e , g) 否则保留原值并回到b) 分子动力学模拟方法 朗之万（或布朗）动力学 耗散粒子动力学模拟方法 5. 模拟实例1—自组装 5. 模拟实例2—高分子穿越纳米通道 朗之万动力学模拟动画 谢谢！