基于AFM的纳米机械刻蚀加工研究

结合原子力显微镜实验及分子动力学模拟,研究刻蚀加工机理,分析了针尖弹性模量、几何形状、磨损等工具因素,刻蚀力、进给量、加工速度等工艺因素,加工材料性质、表面质量等工件因素对加工的影响及作用机理。     

理论视阈下氨基酸缓蚀剂缓蚀性能的方法探讨

从实验和分子模拟相结合的研究方法入手,明确了氨基酸缓蚀机理的可行性和可操作性。     

聚N-异丙基丙烯酰胺链构象转变以及溶剂化效应的分子动力学模拟

应用分子动力学方法模拟了聚合度为100的聚N-异丙基丙烯酰胺分子链在真空和稀水溶液中的构象转变。可以观察到分子链在500K下逐渐发生蜷缩,末端距下降,与实验现象定性一致。此外,研究结果还表明,随着温度的升高,高分子链重复结构单元NiPA上(C)O和(N)H基团均发生明显的去溶剂化作用,且高分子链段间发生聚集。     

动物抗凝血酶Ⅲ和褐藻糖胶结合的结构模拟

褐藻糖胶是一种含有硫酸基的水溶性杂多糖,其抗凝血与抗血栓等生理机能与肝素类似。用分子动力学计算,模拟抗凝血酶Ⅲ结合褐藻糖胶的结构变化。抗凝血酶Ⅲ和褐藻糖胶结合时Arg393从抗凝血酶Ⅲ的内部激发到了分子表面,Arg393与凝血酶活性中心的Asp、His、Ser结合,继而进入到四面体的过渡状态。     

2种受阻酚类防老剂对天然橡胶热氧老化防护效果多尺度分子模拟及实验研究

引入多尺度分子模拟技术对比研究了2种受阻酚类防老剂2,2°-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)（防老剂2246）与防老剂2,2°-亚甲基双(4-乙基-6-叔丁基苯酚)（防老剂425）对天然橡胶（natural rubber, NR）的热氧老化防护效果。量子力学模拟（QM）结果表明,2种防老剂的O-H键解离反应自由能（ΔG）均低于NR的C-H键ΔG,且防老剂425在其解离位置h处的O-H键ΔG最低,为250.08 kcal/mol,搜索2种防老剂或NR与过氧自由基CH₃OO·的反应过渡态,发现防老剂425的过渡态能垒（E_barrier）最低,为5.31 kcal/mol,证明其能更快速地捕获过氧自由基,有效延缓NR分子链的氧化反应,表明了其防老剂化学反应防护机制。分子动力学（MD）模拟结果表明,防老剂425与NR之间的溶解度参数（δ）更接近,扩散系数（D）更低,即防老剂425与NR分子链更易相容,迁移性更低。蒙特卡洛（MC）模拟结果表明,氧气在3种体系中的渗透系数（P）大小顺序为P_NR>P_NR/2246>P_NR/425,即防老剂425更容易阻隔氧气渗透,表明了其防老剂物理防护机制。为验证分子模拟结论的准确性,对不同NR复合体系进行0~7 d的热氧老化实验,采用拉力试验机、邵尔A硬度计、傅里叶红外变换光谱仪研究2种防老剂对NR的热氧老化防护效果,发现NR/425体系的力学性能保持率最好,红外图谱结果显示,防老剂425/NR复合体系的氧碳摩尔比增长率最低,表明防老剂425对NR的防护效果更好,与分子模拟结论一致,证明多尺度分子模拟有助于防老剂的选取。     

果蔬类多孔介质干燥传质过程的分子动力学模拟

果蔬类多孔介质内部水中溶解有大量的营养物质(溶质),在干燥过程中溶质的迁移与湿分的传递同时进行,其内部微孔内的干燥传质机理尚不明确。为了揭示果蔬类多孔介质干燥过程中内部溶液的迁移机理,确定果蔬微孔结构特性对干燥传质过程的影响规律,该研究采用分子动力学方法模拟研究了果蔬类多孔介质微孔道中的干燥传质过程,构建了光滑壁面溶液扩散过程模型与粗糙壁面溶液扩散过程模型。模拟过程采用SPC/E水分子模型,选取OPLS-AA全原子力场和正则系综,溶液势函数选用静电库伦相互作用与Lennard-Jones相互作用,中心水分子的初始速度由高斯分布给出,采用Velocity-Verlet算法,用SHAKE算法固定水分子,x、y方向施加周期性边界条件,z方向上施加固定壁面边界条件。从分子水平模拟分析了果蔬类多孔介质内部溶液的扩散过程,并以马铃薯的热风干燥试验结果进行模型的验证。得出试验值与KCl溶液粗糙壁面模型的模拟值最为接近,其最大相对误差为17.39%;与纯水模型的模拟值相差最大,说明溶质的存在对水分扩散系数的影响不可忽略,且粗糙壁面模型更接近于真实孔道结构。从径向分布函数分布可以看出K+、Cl-对水分子...     

重要外文学术期刊发表蚕学论文简介

东华大学牛欠欠等利用氢氧化钠/尿素溶液,在-12℃低温下对脱胶蚕丝进行处理,逐级剥离出平均厚度0.4nm左右的纳米丝素。在这种温和处理条件下,溶剂不能完全破坏蚕丝纤维的纳米结构,但不同条件会影响纳米蚕丝的大小。分子动力学模拟表明,使蚕丝蛋白分子链间氢键断裂所需的平均作用力比断裂β-片层间的范德华相互作用力大40%,因此可以对蚕丝进行剥落处理。获得的新型纳米蚕丝含有1个β-片层和无定型的丝素蛋白分子,这可看作丝素的基本结构层次。这种单一β片层超薄新型纳米蚕丝的获得为制备更坚韧的丝基材料或提高各种应用材料的功能性和耐久性提供了有效方法。基于新型纳米蚕丝的层次结构模型,可以更深入研究丝基材料结构与性能之间的关系。     

微波场中蛋白质-淀粉可食薄膜结构特性分子动力学研究进展

分子动力学（Molecular dynamics, MD）技术可用于探索蛋白质与淀粉混合制作的薄膜特性。MD从微观层面解释了无法用肉眼观察到的原子与分子构象,且可以提供某一状态时蛋白质与淀粉间的氢键作用力、静电作用力、范德华力、库仑力、化学键能等信息,其有助于科研人员了解或开发新型材料。围绕蛋白质-淀粉可食薄膜、微波加热（Microwave heating, MH）、MD原理及应用等展开论述,分析了蛋白质、淀粉及蛋白质-淀粉薄膜与微波加热之间的研究现状及关联特性。MD技术进一步揭示了蛋白质-淀粉基材料在MH环境中的微观结构变化及作用机理,可为蛋白质-淀粉材料基薄膜的开发利用提供参考。     

毒死蜱在硅（110）晶面吸附的分子动力学模拟

为了研究利用硅微传感器检测农药——毒死蜱,基于分子动力学模拟方法,采用Materials studio软件进行研究,模拟真空环境和水环境中硅（110）晶面对毒死蜱分子的吸附过程,计算出了吸附能和吸附性能等。结果表明：水环境中毒死蜱和硅晶面的吸附能小于真空环境下的吸附能,其中毒死蜱与水分子的疏水作用能为吸附能变化的主要影响因素;水环境下最终吸附平衡构型中,分子并不完全吸附于基底,模拟温度在288 K、模拟时长在600 ps时,被吸附农药的分子量最多;毒死蜱分子距离硅晶面越近,被吸附的分子量越多。研究表明,在实际农药检测工作中,288、298、308 K温度下硅微传感器检测农药毒死蜱浓度的结果需要对应不同的浓度限值,即0.030、0.020、0.027 mg·L^-1。     

MEK与抑制剂U0126复合物的分子动力学模拟

采用分子对接模拟U0126与MEK结合而形成的复合物,然后对复合物进行10.0 ns的分子动力学模拟.结果表明,活性空腔氨基酸残基间的相互作用和氢键对抑制剂的识别与稳定性都有重要影响.