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高分子链拓扑结构与穿透能力关联性的研究

高分子链拓扑结构与穿透能力关联性的研究

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作者：王雅昕浙江大学

学位级别：硕士

第一章介绍了不同拓扑结构分子,因为其结构的独特性,自身拥有很多不一样的性质,比如打结环形高分子链的结构就广泛存在于DNA,蛋白质,RNA等生物大分子之中,研究拓扑结构对高分子链的动力学行为,粘弹性,拉伸等力学性质的改变,对于了解材... 详细信息

第一章介绍了不同拓扑结构分子,因为其结构的独特性,自身拥有很多不一样的性质,比如打结环形高分子链的结构就广泛存在于DNA,蛋白质,RNA等生物大分子之中,研究拓扑结构对高分子链的动力学行为,粘弹性,拉伸等力学性质的改变,对于了解材料的性能具有重要的意义。索烃作为机械互锁分子中的一种普遍结构,由于特殊的分子拓扑结构使得其上的环形链具有较低的转动势垒,与传统由共价键结合的分子相比,有更好的自由度和灵活性,该特性使得这类高分子新型材料具有独特的运动性、刺激响应性以及优越的力学性能而备受人们的关注,研究其上小环的滑动动力学行为对以后的应用至关重要,此外支化链的存在使得研究索烃支化结构高分子链上的滑动动力学行为也是十分必要的。第二章介绍了相关计算方法,模型和软件,本学位论文在采用粗粒化模型和分子动力学模拟的基础之上,对不同拓扑结构的打结环线共混物的穿透及形状,索烃及其支化结构的滑动动力学做了深入研究。第三章中我们研究了在较高密度下,对于刚性不同的打结环线共混物中线性链穿透打结环形链的情况。在柔性环链下,不同的打结结构空间排列为紧实的团状结构,穿透能力总体较弱并且差异不大,穿透线性链条数对其空间形状带来一些改变;在刚性稍微增加的时候,穿透能力会增强,不同打结环链之间的穿透能力发生变化,随着穿透线性链条数的增加,大部分打结环的空间构型从长椭球变成扁椭球;刚性继续增强时,不同的打结结构其空间构型一定,有类平面结构和立体结构,穿透的线性链条数对于空间形状的改变不是十分明显,这时不同打结环的穿透能力也有了新的变化。我们的研究说明,不同打结环的穿透能力受刚性的影响变化趋势是不同的,这与其自身的尺寸和有序排列有关系。第四章中,我们首先研究了 poly[2]-catenane结构中,中心大环是固定和不固定的这两种情况下,当中心大环从柔性逐步变为刚性时,其上滑动的不同链长的小环的动力学行为。我们发现在大环固定的情况下,随着刚性的增加,小环的滑动是变得越来越快;在大环不固定的情况下,随着刚性的增加,小环的滑动变得越来越慢。而且对于链长不同的小环其扩散行为也不相同。其次发现对于不固定的中心支化大环分子,嫁接链的长度、条数以及嫁接点的位置都会对其上小环的滑动动力学产生影响。我们的研究说明在应用中,想要通过控制小环在链上的滑动以达到某种目的的时候可以通过改变自身的性质,嫁接等方式来进行。

关键词：拓扑结构高分子环线共混物穿透滑动动力学索烃支化分子动力学模拟粗粒化模型

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理论计算与模拟在高分子的体积排除色谱表征中的应用探讨

理论计算与模拟在高分子的体积排除色谱表征中的应用探讨

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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：王衍伟苏州大学材料与化学化工学部

体积排除色谱是高分子科学和高分子工业中常用的根据高分子在稀溶液中的尺寸来对其进行分离和分子量表征的重要手段。这一工作的目的是探索计算机模拟在定量分析高分子的体积排除色谱表征中的应用,通过理论方法的构建、高分子链模型的... 详细信息

体积排除色谱是高分子科学和高分子工业中常用的根据高分子在稀溶液中的尺寸来对其进行分离和分子量表征的重要手段。这一工作的目的是探索计算机模拟在定量分析高分子的体积排除色谱表征中的应用,通过理论方法的构建、高分子链模型的比较、和多种高分子链构象模拟方法的灵活运用,实现通过理论计算与模拟来描述和预测高分子试样在体积排除色谱表征中的淋出曲线的目标,为更透彻的理解体积排除色谱对复杂拓扑结构高分子的表征结果提供理论指导。我们的出发点是描述体积排除色谱分离机理的平衡排除理论[1],在此理论框架下,高聚物分子的淋出体积是由其在宏观的流动相和微观的孔体积中的平衡分配系数所决定,通过构建物料平衡方程,可以得到高分子的淋出曲线的解析表达式。我们提出了一套基于高分子在自由溶液中的构象样本计算高分子在微孔中的平衡分配系数的算法,称之为"the confinement analysis from bulk structures(CABS)method"[2-5],利用这一方法,可以方便的计算高分子在不同尺寸大小的模型孔(比如平行板狭缝或者圆柱形孔)中的平衡分配系数。在研究中我们发现,在与高分子的体积排除色谱分离有关的平衡分配系数范围内,高分子在微孔中的平衡分配系数与其平均跨度之间存在近乎普适的依赖关系,即具有不同链拓扑结构(比如线形,星形,梳形,环形等)的高分子,如果它们具有相同的平均跨度,则它们具有近似相同的在微孔中的平衡分配系数,据此我们提出了体积排除色谱是依据高分子的平均跨度进行分离的概念,并利用文献中的实验数据对此进行了考察[5-7]。在体积排除色谱对拓扑结构高分子的表征中,通常报道拓扑结构高分子的体积排除色谱表观分子量(记作MGPC)与其真实分子量(记作M)之间的比值。M通常由NMR、光散射等绝对分子量表征手段测得,而MGPC为其淋出体积所对应的线形标准样品的分子量。在平衡排除理论的框架下,我们也对这一比值,MGPC?M,进行了预测[7]。

关键词：体积排除色谱大分子体系理论计算与模拟拓扑结构高分子平衡分配系数淋出曲线

来源： cnki会议评论

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