超临界CO_2体系黏度分子动力学研究

由于具有较低的临界温度以及适中的临界压力,超临界CO2成为最为常见的超临界流体,被广泛应用到超临界萃取和制冷等领域.充实超临界CO2体系的基础物性数据,对于进一步利用超临界CO2具有积极意义.运用平衡分子动力学方法,以Lammps免费开放源代码模拟平台为基本框架,自行编译针对超临界CO2特性的脚本文件,对超临界CO2体系的黏度物性进行计算,并将计算结果与成熟的物性数据库进行对比.结果表明,所编译脚本文件计算值与相关数据误差在0.5%以内,说明使用该方法用来获得超临界CO2黏度是可行的.     

氯化胆碱类低共熔溶剂结构与性质的分子动力学研究

低共熔溶剂是一种类离子液体的绿色溶剂,具有低饱和蒸汽压、低熔点、无毒、可降解以及价格廉价等优势,被广泛应用于科学研究和工程应用.其理化性质,如密度、黏度以及晶格结构等是开发具有特定功能溶剂及其应用的基础.本文采用分子动力学模拟的方法,利用GAFF力场计算了氯化胆碱类低共熔溶剂在293.15～353.15 K下的密度和黏度,与文献实验值的平均绝对偏差分别为0.30%和6.19%,显示出较好的一致性.同时在分子水平上,本文利用径向分布函数分析了不同体系内的结构分布以及氢键网络的形成,发现了低共熔溶剂中存在的大量氢键网络主要由Cl原子和羟基上的H原子相互作用形成的.且它们间的相互作用随着温度的升高而减弱,随着氢键供体烷基链长度的增加而增强.本文工作有助于进一步研究低共熔溶剂的组成、结构与其物理性质间的作用机制.     

液态甲醇微观结构的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法对298 K,0.78 g/cm3的液态甲醇的蒸发潜热、自扩散系数、体系的微观构型、径向分布函数和甲醇分子间的氢键结构进行了模拟研究.结果表明,甲醇的蒸发潜热和自扩散系数的模拟结果与实验数据符合.采用计算机图形技术得到了体系达到平衡时其微观构型的物理图像;对氢键的结构分析表明,形成两氢键的甲醇分子的摩尔分数为77.39%,每一甲醇分子形成氢键的平均数目为1.902;形成氢键的两甲醇分子O…O—H取向角分布曲线在12.2°处出现峰值,取向角θ小于12.2°的甲醇分子的摩尔分数为57.39%,形成氢键的甲醇分子取向几乎呈线性分布;氢键的平均寿命为12.6 ps.     

初始条件对Ga冷凝过程影响的模拟研究

对液态金属快速凝固过程进行了分子动力学模拟研究.以1000个液态纯金属Ga原子的系统为例,深入考察了微观结构组态的变化.采用H-A键型指数法分析该过程中各种键的变化情况.发现在其微观结构的转变过程中,与二十面体及其缺陷结构密切相关的1551键型起着重要的作用,同时,还发现不同的初始平衡态对其固态微结构有明显的影响,这-结果对于深入理解液-固微结构之间的转变关系,具有一定的理论和实际意义.     

氩粒子系统的分子动力学模拟

分子动力学方法是一种计算机模拟实验的方法,这种方法不仅可以得到原子的运动轨迹,还可以观察到原子运动过程中的各种微观细节。通过对256个氩原子系统进行分子动力学模拟得出了氩原子系统的能量演化过程、粒子的运动轨迹、系统的径向分布函数等一些有意义的结果。     

水合镁离子的分子动力学模拟研究

基于水合离子[M(H2O)m]n+的概念,利用Moldy分子动力学模拟并结合分子内相互作用势MCY来研究水中的镁离子.该模拟系统包括一个二价的镁离子和216个水分子,在温度为330K下,计算了系统内不同原子对之间的径向分布函数(RDF),模拟结果和实验值基本一致.而且从其径向分布函数可看出,镁离子的出现并没有使得镁离子周围的第一水化层水分子和第二水化层水分子之间的距离有明显的减少.     

模型溶液的分子动力学模拟及扩散系数计算

通过对模型溶液的分子动力学模拟，确定了这些溶液的径向分布函数，自扩散系数Ｄ１、Ｄ２和互扩散系数Ｄ１２。结果表明，用Ｅｉｎｓｔｅｉｎ法和Ｇｒｅｅｎ－Ｋｕｂｏ法得到的扩散系数在数值上是一致的；溶液互扩散系数Ｄ１２与自扩散系数Ｄ１和Ｄ２满足关系式Ｄ１２＝ｘ１Ｄ１＋ｘ２Ｄ２。     

液态碲碘化合物结构的分子动力学模拟

利用分子动力学方法模拟液态碲碘化合物Te1-xIx的结构随着原子浓度的变化而改变．研究结果表明随着碲原子的浓度的增加，液态碲碘化合物经历了由非金属性到金属性的转变，其转变发生在Te0.6I0.4到Te0.8I0.2；偏配位数NTeTe，NTeI，NITe和NII在富碘、富碲的一侧有不同的变化规律．配位数、角分布函数和原子快照的分析显示随着碘原子浓度的增加，液态碲碘化合物Te1-xIx经历了由类似于液态碲的链状结构到类似于液态TeI4结构的转变．     

液态锗快速凝固过程中的分子动力学模拟

本文采用Stillinger-Weber势函数,对液态锗的快速凝固过程进行了分子动力学模拟,运用均方位移(mean square displacement,MSD),对相关函数(pair correlation function PCF),配位数(coordination number)和Wendt-Abraham关系...     

分子动力学模拟液态硅的扩散性质

运用分子动力学方法模拟液态硅的扩散性质,结果表明液态硅中密度的变化并未引起液态硅扩散常数明显规律变化;液态硅扩散常数随温度的变化则可以用Arrhenius经验式较好地拟合,由此得到的扩散指数前因子为30.8×10-3cm2@s-1,激活能为0.92eV,二者的数值与其它方法的结果相比均偏大,表明由Tersoff势得到的原子间相互作用大于真实系统中硅原子间的相互作用.     

温度和外加电场对水分子团簇影响的分子动力学模拟

应用分子动力学（MD）模拟方法研究了温度从273～373K，电场强度从0-2×10^10V／m时水分子团簇的热力学性质、微观结构和动力学性质．研究发现，内能与温度成正比与电场强度成反比，通过分析径向分布函数，我们得知，温度升高使水的氢键作用减小，外加电场增加使氢键作用增强，使水的有序程度加强．水的自扩散系数随温度升高而增大，随电场强度的增加而减小，且在低温时，有电场时水的自扩散系数是无电场时的十分之一．     

液态金属粘滞性的研究进展

粘滞性是液态金属的重要物性之一,研究液态金属粘滞性不仅对揭示粘滞性的物理机制具有理论意义,而且对材料制备具有重要的实际意义.目前国内外许多学者致力于这一研究领域并已取得了一定进展.列举了测量液态金属粘度的实验方法,讨论了影响粘度测量准确性的几个因素,阐述了粘度与液态金属结构及其它几种物性的关系,并介绍了计算机模拟技术中的蒙特卡罗(MonteCarlo)方法和分子动力学(MolecularDynamics)方法在研究液态金属粘滞性方面的应用.     

改进分子动力学的车辆跟驰模型

为了更好地研究复杂情况下的车辆跟驰特性,将车辆跟驰行为类比为分子在一维管道中相互作用的结果.已有的基于分子动力学的车辆跟驰模型利用需求安全间距和车道限速作为因素建立分子跟驰模型,忽略了车辆相对速度对驾驶员跟驰行为的影响,不符合真实的跟驰情况.因此,将车辆相对速度纳入模型结构中,建立分子相互作用势函数和壁面势函数,并据此构建改进分子动力学的车辆跟驰模型.用高精度车载定位仪器对车辆跟驰过程中的参数进行采集,利用遗传算法对模型参数进行标定并对模型进行分析,分别验证模型在不同跟驰状态下的准确性,并与改进前的分子跟驰模型进行对比.结果表明,改进的分子跟驰模型可以更有效地预测车辆的跟驰行为.     

纯铁液凝固过程的分子动力学模拟

为了研究纯铁熔液体系在凝固过程中的演变行为,采用分子动力学方法和带有范德瓦尔斯项的长程F-S势函数对液态Fe凝固过程的结构和能量演变进行模拟。径向分布函数、原子均方位移函数和Fe原子的聚集状态变化图像显示,凝固过程是Fe原子由无序向短程有序再向长程有序的变化过程,其中的短程有序结构可能是Fe原子组成的团簇结构;凝固过程中体系的总能量变化呈逐渐降低,Fe单质完美晶体的凝固温度约为2400 K。     

石墨烯纳米带热导率的分子动力学模拟

采用非平衡态分子动力学方法研究了石墨烯纳米带的热导率随温度变化的关系.通过在纳米带长度方向上施加周期性边界条件,利用Tersoff作用势和Fourier定律计算热导率.由于模拟尺寸较小时热导率随纳米带长度的增加而单调增加,为了减小长度对石墨烯纳米带热导率的影响,采用倒数拟合的方法消除了尺寸效应.模拟结果表明,石墨烯纳米带热导率随温度升高逐渐减小,这与高温下Umklapp散射作用的增强有关.结果还表明,在实际宽度近似相等的条件下,锯齿形纳米带的热导率明显高于扶手椅形,且对相同类型的纳米带,其热导率随宽度的增加而增加,表明纳米带的手性和宽度是影响石墨烯纳米带导热性能的重要参数.     

D+OT体系的分子反应动力学研究

本文基于DTO(1A1)分子的多体展式分析势能函数,用准经典的Monte-Carlo轨迹法研究了D+OT(0,0)体系的分子反应动力学过程.结果表明,在碰撞能低时(<92.048 kJ mol-1),可以生成长寿命DTO(1A1)络合物,并且该络合反应是有阈能反应,这一结论与用多体项展式理论计算的DTO分子势能曲线结果一致.随碰撞能增加,逐渐出现置换产物DT和OD,最终分子被完全碰散成D,T和O原子,而且反应D+OT(0,0)→OD+T,D+OT(0,0)→DT+O和D+OT(0,0)→D+T+O也是有阈能反应.     

硅表面微结构对表面润湿方向性影响的分子动力学研究

采用分子动力学方法研究了硅表面微结构对表面润湿方向性的影响,采用3种不同的微结构探讨了水滴在表面上的扩散方向问题,以及微结构尺寸对表面润湿性的影响.研究结果表明,表面微结构宽度存在临界宽度值,当微结构宽度小于临界宽度时表面表现为疏水性,反之,亲水性增强;在疏水性表面上,水的铺展性表现为各向同性,水滴稳定后俯视图近似为圆形,在亲水性表面,水的铺展性表现为各向异性,表面微结构形状不同,水滴稳定后呈现不同的特殊形状.     

瓦斯流动的分子动力模拟中势函数的研究

势能函数作为分子动力模拟的重要问题,它的选取及求解成为这一研究的热点．探讨了分子动力模拟中所涉及的一系列势能函数,选取了所研究的煤层瓦斯流动分子动力模拟所需要的势函数,并根据临界常数法求取了此函数所涉及到的势能参数。最后计算出一个甲烷分子与截断半径处另一分子之间的L-J势能,为后期的模拟研究奠定了基础。     

Docking and molecular dynamics studies on CYP2D6

Drug-metabolizing enzymes, also known as cytochrome P450s, are a superfamily of hemoglobin responsible for metabolizing more than 90% clinical drugs. Cytochrome P450 2D6 (CYP2D6) is a significant member of cytochrome P450s for the reason of metabolizing about 20% clinical drugs. In this paper, molecular docking and molecular dynamic simulations are used to investi- gate the active site of CYP2D6, roles of essential amino acids within the active site and time-dependent protein energy changes. The results suggest that amino acids Glu216, Asp301, Ser304 and Ala305 in the active site are likely to form hydrogen bonding interac-tions with substrates; the benzene ring of Phe120 and aromatic ring in the substrates form ∏-∏ interactions. In addition, molecular dynamics simulations prove that the catalytic conformation of CYP2D6 without ligands can be obtained by their own atomic fluctuations. The impact of ligands on protein system energy and large conformational shift is not very large. Cytochrome P450s is known for their genetic polymorphisms, which will result in severe adverse drug reactions. Ideally, we hope to use mo- lecular modeling to investigate the differences between the substrates of wild-type and mutants while they are bonded with drugs, and predict the drug metabolizing ability of mutants. Reduce the possibility for people taking drugs that they can not metabolize, therefore reduce the rate of adverse drug reactions, and eventually establish a platform of personalized drugs to largely benefit human health.