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软物质中场论模拟方法的应用及展望

高分子学报 2024年

作者：熊俊棚李昶皓李剑锋复旦大学高分子科学系聚合物分子工程国家重点实验室

软物质科学是物理、化学和材料科学领域的重要分支.但软物质系统因其多尺度结构和丰富的动态行为，给研究带来了巨大挑战.而场论模拟方法在应对这些挑战中显示出独特优势，其通过引入连续的场变量，为描述和处理软物质系统中的复杂相互... 详细信息

软物质科学是物理、化学和材料科学领域的重要分支.但软物质系统因其多尺度结构和丰富的动态行为，给研究带来了巨大挑战.而场论模拟方法在应对这些挑战中显示出独特优势，其通过引入连续的场变量，为描述和处理软物质系统中的复杂相互作用提供了一个更加高效和宏观的视角.本文首先介绍了场论模拟方法的基本原理并阐述了它们在软物质物理上的应用，如蛋白质的HP模型结构预测、高分子链的静态拓扑缠结、化学反应或光反应驱动微观相分离等，接着探讨了深度学习等现代计算技术在软物质研究中的应用.最后展望了软物质研究领域的未来发展趋势，指出场论方法在软物质物理研究领域仍具有巨大优势.

关键词：软物质场论模拟自洽场理论深度学习

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弹性基底上软物质梁的弹性毛细变形

应用数学和力学 2024年

作者：俞慧婷王雨黄再兴南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室

当软物质微/纳米结构表面存在液滴时，需要考虑由润湿诱导的弹性毛细变形。本文基于一个新的润湿方程，推导了液滴铺展半径与其表面曲率的关系，并得到了无重力影响时液滴保持球冠状的必要条件；结合Winkler地基模型，计算了弹性基底上... 详细信息

当软物质微/纳米结构表面存在液滴时，需要考虑由润湿诱导的弹性毛细变形。本文基于一个新的润湿方程，推导了液滴铺展半径与其表面曲率的关系，并得到了无重力影响时液滴保持球冠状的必要条件；结合Winkler地基模型，计算了弹性基底上的软物质微梁的弹性毛细变形，得到了微梁挠度的解析解。以聚苯乙烯和聚乙烯梁为例，分析并讨论了液滴铺展半径、弹性模量以及基底参数对微梁的挠曲变形以及从基底上脱粘的影响。

关键词：润湿弹性毛细变形 Winkler地基模型软物质微梁

从果冻到软物质——几种不同类型水凝胶的制备及性质探究

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大学化学 2024年

作者：崔清扬余峰王子润金邦坤胡万群李婉中国科学技术大学化学与材料科学学院化学国家级实验教学示范中心(中国科学技术大学)

水凝胶作为软物质的成员之一，是一种具有三维网络结构的新型功能高分子材料，以其含水量高、溶胀快、生物相容性好、对外界刺激响应灵敏等性质而被广泛应用于不同领域。本项目从生活中常见的果冻零食、水精灵玩具出发，逐步深入到适宜3... 详细信息

水凝胶作为软物质的成员之一，是一种具有三维网络结构的新型功能高分子材料，以其含水量高、溶胀快、生物相容性好、对外界刺激响应灵敏等性质而被广泛应用于不同领域。本项目从生活中常见的果冻零食、水精灵玩具出发，逐步深入到适宜3D打印的水凝胶、可变形的水凝胶、基于热刺激的记忆-遗忘型水凝胶，面向不同的受众群体分层次科普水凝胶的知识、体验不同类型水凝胶的制备及性质探究实验，深入浅出地阐释实验背后的化学原理，提升公众的化学素养。

关键词：软物质水凝胶制备与性质探究层次化科普

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“软物质光功能材料、器件及其调控”专刊序

液晶与显示 2024年第5期39卷 I0001-I0001页

作者：陆延青南京大学中国光学学会美国光学学会中国物理学会液晶分会《液晶与显示》

液晶作为一种典型的软物质,同时具有液体和晶体的特征,存在着丰富的相态(包括向列相、近晶相、胆甾相、蓝相等)。通过表面处理、光控取向等方式可以对液晶分子的指向矢进行空间设计甚至像素化操控,从而产生多样的光学调控功能。另外,液... 详细信息

液晶作为一种典型的软物质,同时具有液体和晶体的特征,存在着丰富的相态(包括向列相、近晶相、胆甾相、蓝相等)。通过表面处理、光控取向等方式可以对液晶分子的指向矢进行空间设计甚至像素化操控,从而产生多样的光学调控功能。另外,液晶还具有灵活的可重构特性,其分子结构和排列可以在外场刺激(如电、磁、光、热等)下发生改变,具有调控方式多样和易于加工等优点。鉴于此,液晶及其复合材料在多个领域中展示出强大的光学调控功能和灵活的调控能力。例如,基于几何相位及取向设计可以开发以偏振光栅、透镜为代表的平面光场调控元件,有望替代传统光学元件,实现虚拟现实与增强现实等领域的应用;此外,将液晶的可调谐功能应用于光波导中,能够为光纤集成器件和光波导器件带来光束整形和傅里叶变换光谱等功能;而液晶弹性体凭借其刺激响应及可编程形变的特性,在软体机器人及微型执行器等领域展现了巨大的应用潜能。

关键词：增强现实虚拟现实光波导器件傅里叶变换光谱液晶弹性体光功能材料软物质液晶分子

苏州大学功能纳米与软物质研究院特聘教授仲启刚给分子“拍照片” 用分子“拼乐高”

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中国高新科技 2024年第5期 15-16页

作者：徐飞不详

表面在位化学是化学、物理交叉的新兴前沿学科,已成为表面化学中一个引人关注的概念。表面在位化学在对化学反应的精准性控制、突破传统化学合成的限制、提供全新的反应路线与设计等方面显示出巨大的潜能。它还可以借助扫描隧道显微镜(S... 详细信息

表面在位化学是化学、物理交叉的新兴前沿学科,已成为表面化学中一个引人关注的概念。表面在位化学在对化学反应的精准性控制、突破传统化学合成的限制、提供全新的反应路线与设计等方面显示出巨大的潜能。它还可以借助扫描隧道显微镜(STM)和非接触式原子力显微镜(nc-AFM)等先进的表面表征技术,为功能材料的合成提供具有前景的方法。苏州大学功能纳米与软物质研究院仲启刚,就是一名深耕在表面在位化学领域的青年研究学者。

关键词：软物质表面化学反应路线苏州大学原子力显微镜特聘教授突破传统化学领域

华南理工大学：培养软物质科学高水平人才 005

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华南理工大学：培养软物质科学高水平人才

科技日报

作者：叶青余锦婷

日前，教育部发布2024年普通高等学校本科专业目录，24种新专业纳入目录。其中，软物质科学与工程是今年新增专业之一。华南理工大学是国内首个申请设置该专业的高校。软物质是什么？为什么设立软物质科学与工程专业？如何培养相关专... 详细信息

日前，教育部发布2024年普通高等学校本科专业目录，24种新专业纳入目录。其中，软物质科学与工程是今年新增专业之一。华南理工大学是国内首个申请设置该专业的高校。软物质是什么？为什么设立软物质科学与工程专业？如何培养相关专业人才？带着上述问题，记者来到华南理工?

关键词：华南理工大学软物质

来源： cnki报纸评论

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软物质激光微纳加工技术

物理学报 2022年第17期71卷 209-217页

作者：郭金坤赵泽佳凌进中袁影王晓蕊西安电子科技大学光电工程学院西安710071

针对软物质的激光微纳加工技术,通过激光辅助机械注射和可控自组装来实现装配软物质微滴球体结构的目的,相较于传统的液滴微流控技术具有显著的优势.本文研究了激光能量、光束尺寸、曝光位置等激光参数对激光辅助机械注射的影响,得到了... 详细信息

针对软物质的激光微纳加工技术,通过激光辅助机械注射和可控自组装来实现装配软物质微滴球体结构的目的,相较于传统的液滴微流控技术具有显著的优势.本文研究了激光能量、光束尺寸、曝光位置等激光参数对激光辅助机械注射的影响,得到了最佳的激光参数条件范围,发现过高的激光强度(如0.365 mW)可诱发液晶材料的对流而不注入子液滴.研究了表面活性剂浓度、液晶种类和相态等材料因素对注射机械力,以及注入子液滴尺寸的影响.证实表面活性剂浓度影响的实质是不同的离子浓度会改变相同升温条件下所形成的界面张力梯度值(注射机械力提高3.1倍);发现液晶的相态对激光注射没有影响,而液晶的种类会改变注入难度(弹性常数K值越高越难注入).此外,引入液晶微滴的拓扑相错线作为子液滴的自组装模板,分析了注入子液滴在拓扑相错线上的自组装动力学过程.软物质激光微纳加工技术可应用于光电子、生物医药等领域的三维球体结构的极端加工与应用开发.

关键词：激光微纳加工激光注射软物质液晶

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软物质非平衡体系的挑战和机遇

高分子学报 2023年第1期54卷 65-77页

作者：胡文兵沈祥建高飞雪南京大学化学化工学院南京210023 国家自然科学基金委员会化学部北京100085

总结了国家自然科学基金委员会化学科学部组织召开的“软物质非平衡体系的挑战和机遇”学科发展战略高层论坛学术交流内容.首先概述了软物质非平衡体系的主要物理化学特点,随后阐述了其在国际学术前沿所面临的重要挑战,最后介绍了当前... 详细信息

总结了国家自然科学基金委员会化学科学部组织召开的“软物质非平衡体系的挑战和机遇”学科发展战略高层论坛学术交流内容.首先概述了软物质非平衡体系的主要物理化学特点,随后阐述了其在国际学术前沿所面临的重要挑战,最后介绍了当前我国在化学、物理和数学等基础研究领域所取得的相关研究进展及一些创新性交叉研究成果,探讨了如何面向生命科学和材料科学未来的发展方向,更好地发挥化学、物理和数学等基础学科交叉集成的引领作用.同时,为了满足我国国民经济发展所面临的重大技术需求,凝练了软物质非平衡体系研究领域未来5~10年的关键科学问题,提出了加强科学基金资助的战略性建议.

关键词：软物质非平衡体系生命体系材料科学学科交叉

溶液小角散射技术在软物质研究中的应用与展望

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化学学报 2022年第5期80卷 690-702页

作者：宋攀奇张建桥李怡雯刘广峰李娜中国科学院上海高等研究院国家蛋白质科学研究(上海)设施张江国家实验室上海201210

溶液小角散射实验方法是表征溶液体系多尺度时空结构的研究利器,在软物质研究领域已得到广泛应用.溶液小角散射包括X射线散射和中子散射,可以在纳米到微米空间尺度以及毫秒时间尺度对溶液软物质微观结构进行表征.微纳尺度结构与研究对... 详细信息

溶液小角散射实验方法是表征溶液体系多尺度时空结构的研究利器,在软物质研究领域已得到广泛应用.溶液小角散射包括X射线散射和中子散射,可以在纳米到微米空间尺度以及毫秒时间尺度对溶液软物质微观结构进行表征.微纳尺度结构与研究对象的宏观性能密切相关,利用同步辐射X射线小角散射高通量、快速时间分辨以及中子小角散射无损、深穿透性的特点,可以在不同环境变量下系统研究软物质体系的纳米结构及演变过程.系统介绍了溶液小角散射实验方法的发展现状以及溶液小角散射的基本原理.结合典型的应用案例,展望了溶液小角散射技术的发展趋势及其在软物质领域研究中的应用前景.

关键词：溶液小角X射线散射溶液小角中子散射软物质高通量结构动力学