圆筒受限高分子链的monte carlo模拟

《圆筒受限高分子链的monte carlo模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第27卷第5期计算机与应用化学Vo1．27，No．52010年5月28日ComputersandAppliedChemistryMay,2010圆筒受限高分子链的MonteCarlo模拟李安邦，缪晗(华中师范大学物理学院，湖北，武汉，430079)摘要：高分子链的构象性质是高分子研究中的重要研究对象。当高分子链受限于各种微腔中时，链的构象熵与微腔的形状和体积有十分密切的关系。平面壁限制条件下的高分子构象研究极多，然而在考虑高分子链穿越半径很小的纳米管时，有必要将微腔视为细长管道，而不是平面壁，因此约束在软管中的

2、高分子链在近几年中得到了更多的重视。现有文献中主要讨论构象和能量与约束半径之间的关系，没有考虑温度的影响。本文采用自避行走(SAW)为模型链，利用硬球链模型模拟高分子链在无限长圆筒受限条件下的结构。模型由弹性链连接的硬球构成，球与球之间通过弹性势能函数相互作用，利用标准的Metropolis算法，通过MonteCarlo模拟，改变约束半径和与绝对温度成反比例关系的相关系数，分别计算了高分子链的平均回转半径，平均末端距，平均弹性势能，能量均方涨落，能量相对涨落与、的关系。结果表明，圆筒受限高分子链的构像主要取决于

3、，在尺小于某个临界值时高分子链受到明显的约束作用，当超过临界值时高分子链变为无扰链。温度并不明显地影响受限高分子链的构象。能量性质在R较小时主要取决于R，但为临界受限值附近时，能量性质受影响明显，容易出现能量和涨落的状态突变。关键词：MonteCarlo；受限高分子链：自避无规行走中图分类号：063．1文献标识码：A文章编号：1001-4160(2010)o5—654—658重视。w_Burkhardt研究了沿轴约束的半柔软高分子链1引言的A由能[1⋯，Brochard—Wyart，F等研究了约束于软管中高分子

4、链的构象性质是高分子科学研究者的重要研的半柔软高分子链在3种不同形状区域中的构象¨“，K．究对象之一。受限高分子体系是指将体系限制在一定的Avramova和A．Milchev用MonteCarlo方法研究了约束空间范围，不可穿透壁的存在对高分子体系的结构有十于纳米管中的高分子链，讨论了在不同链长度和管道半分重要的影响。受限高分子模型在高分子材料研究与应径下的回旋半径Rg和扩散系数D岍【12】。J．z．YChen最近用过程中随处可见。高分子胶束，分子自组装，色谱层计算了高分子链约束于1个软管中的结构问题，得到了析

5、，生物相容以及纳米材料，甚至包括聚合物结晶过程基于熵和软管的弹性能竞争而导致的相”J。叶世勇等研等等都存在着高分子链在各种受限条件下的构象问题[】]。究了两板间受限和圆筒受限的链分子形态和构象分布【l。单个高分子链受限于各种微腔中时，链的构象熵将然而，这些工作中主要是讨论构象和能量与约束半径与微腔的形状和体积有十分密切的关系。其中，平面壁之间的关系，而没有考虑温度的影响。限制条件下的高分子构象研究是最简单的受限高分子的本文采用自避无规行走(self-avoidingwalk,SAW)【lIoJ研究模型，这一问题

6、由20世纪5O年代提出以来受到了的MonteCarlo方法[17-18模拟了约束在1个无限长圆筒高度的重视，得到了大量的研究_l。J。这里所谓的壁是指中的分子链的构象情况，在假设管壁对分子链仅有几何较高分子链维数小1的1种刚性障碍，它将阻止高分子约束而无排斥作用和吸附作用的情况下，计算高分子线链的穿透。近壁的高分子链是1种典型的受限链。当高团的平均回转半径、平均末端距，平均弹性势能，能量分子链在三维空间中时，壁通常是二维的平面。在实际均方涨落，能量相对涨落与约束半径、绝对温度的问题中，高分子溶液和熔体在管道或多

7、孔介质中流动，关系。非活性粒子填充高分子，空气一液体界面附近的高分子2模型和模拟算法都可以简化为近壁链模型加以研究【4J。然而在考虑高分子链穿越半径很小的纳米管时(例本研究中采用珠簧链球模型，链长为Ⅳ的高分子链如，DNA核苷酸链自发插入到碳纳米管中[5J，核酸穿越由^，+1个骨架球组成，相邻两球之间由弹性链连接。模碳纳米管膜[8-9])，有必要将微腔视为细长管道，而不是拟盒子为半径为的圆筒(Fig．1)，沿筒的轴线方向为Z平面壁。最近，约束在软管中的高分子链得到了更多的轴，建立XYZ三维坐标系。将这Ⅳ+1个球模

8、型沿z轴每收稿日期：2009．05—19；修回日期：2010—01．12作者简介：李安邦(1974一)，男，讲师，从事高分子构象研究联系人：李安邦．李安邦，等：圆筒受限高分子链的MonteCarlo模拟655相距2a+b放1个，a为球半径，令其为单位长度1，b其中，小+和为：为相邻2球的外表面之间的距离，取为0，5口。第0号球+l=4(xi-2f)+(Yi+1一歹，)+(z+1一丢)的