中國化學(xué)會第32屆學(xué)術(shù)年會
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固相有機(jī)自組裝的多尺度分子動力學(xué)模擬
竇翔宇 金紅君 閻云* 黃建濱

分會

第三十五分會:膠體與界面化學(xué)

摘要

有機(jī)分子自組裝是有機(jī)物分子在熱力學(xué)平衡條件及近平衡條件下,通過分子間相互作用自發(fā)組裝形成復(fù)雜、有序且具有特殊性能的分子聚集體和超分子結(jié)構(gòu)的過程。目前的分子自組裝研究主要集中于采用適當(dāng)調(diào)控手段來控制超分子的大小形貌,同時開發(fā)結(jié)構(gòu)對應(yīng)的特殊性能。通過分子自組裝得到的先進(jìn)智能材料,可以有效作為傳感器件、光電轉(zhuǎn)換裝置、先進(jìn)藥物開發(fā)等。而該類研究大都集中于稀溶液自組裝過程,不利于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn),固相有機(jī)物自組裝可以大幅提高有效成分的富集度。 基于固相有機(jī)自組裝過程的時空尺度及特點(diǎn),我們擬采用不同尺度離散力場耦合模擬來探索固相有機(jī)自組裝的機(jī)理。具體的以兩親分子自組裝為例,包含溶液中預(yù)沉淀過程及沉淀后自組裝過程。對于涉及分子間氫鍵等相互作用需要采用全原子模擬力場進(jìn)行探究,而主體部分采用粗粒化分子動力學(xué)研究模擬研究,過程中將組裝單體中的代表性有機(jī)基團(tuán)視為粗粒化球體。在膠體粗?;M的各類方法中,其中比較有代表性的有快速潤滑動力學(xué)及耗散例子動力學(xué)(DPD),而前者為隱式溶劑方法,溶劑對于自組裝過程至關(guān)重要,故本研究采用顯式方法中的耗散粒子動力學(xué)。 對比前期的實(shí)驗工作,本工作主要研究了固相中有機(jī)分子發(fā)生遷移的關(guān)鍵條件和分子遷移的極限距離,重點(diǎn)研究了組裝體含水量以及外部壓力(等效于組裝單元的密度)對于自組裝過程的影響。從而給出固相中有機(jī)分子預(yù)組裝微區(qū)融合的機(jī)制機(jī)理,并揭示了薄膜自組裝的宏觀動力學(xué)機(jī)制。

關(guān)鍵詞

自組裝;分子動力學(xué);粗粒化;耗散粒子動力學(xué)

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