基于Gay-Berne勢(shì)能模型的粗粒化分子動(dòng)力學(xué)模擬研究有機(jī)分子體系的各向異性相態(tài).pdf

1、粗粒化分子動(dòng)力學(xué)模擬由于在計(jì)算效率和模擬尺度上的優(yōu)勢(shì)，已成為分子模擬研究各種有機(jī)分子體系的有力工具。特別是在模擬生物大分子體系時(shí)，相對(duì)全原子的分子動(dòng)力學(xué)和量子力學(xué)，其計(jì)算的速度優(yōu)勢(shì)尤為明顯。然而，研究者開發(fā)的粗粒化模型往往只能針對(duì)特定的體系，具有一定的局限性。因此，對(duì)目前已有的較為通用的粗?；瘎?shì)能模型的推廣和改進(jìn)是件很有意義的研究工作。Gay-Berne勢(shì)能模型由于同時(shí)考慮勢(shì)阱深度與分子形狀的各向異性，而在模擬具有各向異性結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的熱致

2、液晶分子體系取得了巨大的成功。然而，不只是液晶分子存在各向異性相，很多其他類型的有機(jī)分子也有各項(xiàng)異性的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。針對(duì)那些非液晶的各向異性分子，有必要考察移植Gay-Berne勢(shì)能模型可行性的。
　　 本文建立了基于Gay-Berne勢(shì)能的小尺度單鏈珠粗?；Ｐ陀糜诿枋稣〈挤肿拥男螤睿〈挤肿拥慕Y(jié)構(gòu)由密度泛函理論計(jì)算優(yōu)化得到。由于正丁醇分子相比液晶分子，分子的長寬比即延伸率偏小，因此需要重新設(shè)定一套Gay-Berne勢(shì)能作用參

3、數(shù)。通過在四種特殊構(gòu)象（邊對(duì)邊、頭對(duì)頭、交叉和T型）下將由密度泛函理論計(jì)算得到的勢(shì)能數(shù)據(jù)與Gay-Berne勢(shì)能函數(shù)表達(dá)式相擬合，實(shí)現(xiàn)GB勢(shì)能模型的參數(shù)化。然后運(yùn)用分子動(dòng)力學(xué)模擬了液態(tài)正丁醇的冷卻過程，模擬條件如密度等盡量接近實(shí)驗(yàn)條件。通過分析體系的熱力學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)性質(zhì)隨溫度下降出現(xiàn)的不連續(xù)變化，我們發(fā)現(xiàn)了類似于實(shí)驗(yàn)得到的玻璃態(tài)相并估計(jì)出玻璃態(tài)相變點(diǎn)為120±10K，與實(shí)驗(yàn)值(120±1K)符合較好。研究結(jié)果表明這種分子尺度的粗?；Ｐ?/p>

4、在模擬像正丁醇分子這樣的小型有機(jī)分子的可行性。
　　 對(duì)于分子量比常規(guī)液晶分子還大的雙親性分子，本文還運(yùn)用了一種改進(jìn)的Gay-Berne勢(shì)能模型來實(shí)現(xiàn)其粗?；?。這種改進(jìn)的模型考慮了雙親性分子的二元結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即親水端與憎水端與水溶劑分子的吸引作用明顯不同。通過運(yùn)用基于這種改進(jìn)的Gay-Berne勢(shì)能的粗粒化分子動(dòng)力學(xué)模擬，本文得到了雙親性分子在不同濃度下的自組裝相并討論了低濃度下雙親性分子的形狀對(duì)其自組裝相行為的影響。最后還研究了