生理温度下蛋白质能量传递Davydov理论的计算机模拟

以Davydov提出的蛋白质能量传递的理论基础,对该模型的动力学方程进行了数值分析,然后通过计算机模拟的方法研究了蛋白质链结构无序时此理论中的孤子在生理温度的传递情况.模拟结果表明,在生理温度下该孤子在Davydov理论中已不存在.     

质子交换膜中质子传递机理的分子模拟研究进展

利用分子模拟手段来解析质子交换膜中质子的传递规律,对于深化质子传递机理研究,指导高效质子交换膜的开发工作,从根本上提升燃料电池性能有着重要的意义。根据质子载体的不同类型,介绍了质子传递机理的分子模拟研究现状,指出了适用于分析Vehicle机理和Grotthuss机理的常用模拟方法,通过各模拟方法的比较,阐述了单一方法在模拟尺度和计算量方面的局限性,认为多尺度模拟法能够有效地解析影响质子传递的多重因素。在此基础上,指出开发高效、适用面广的多尺度模拟法是今后全面深入研究质子传递机理的有效途径。     

氢键链中的快模与慢模孤子偶

在氢键链二分量模型中,研究质子子晶格和重离子子晶格相互作用项中同时含有非线性耦合和线性耦合两部分的系统,得取快模孤子偶和慢模孤子偶对,对于慢模反子而言,非线性耦合降低了质子子晶格中孤子的有效质量,而线性耦合增加了质子子晶格中孤子的有效质量,对于快模孤子而言,情况正好相反。     

一维BEC中暗孤子在抛物势阱中的动力学

给出一维BEC中暗孤子在抛物势阱中的运动方程,并由此讨论暗孤子在抛物势阱中的动力学演化.结果表明:暗孤子在抛物势阱中呈周期运动.同时,通过数值模拟研究在Thomas-Ferm i近似下暗孤子在BEC中的演化情况,数值结果与理论预测非常一致.另外,我们还讨论暗孤子在抛物势阱中的相互作用,结果表明:暗孤子在抛物势阱中的相互作用呈周期性的弹性碰撞,并且随着孤子间隔的减小,周期碰撞的振幅越来越小,直到两个暗孤子合而为一;同时,随着孤子间隔的减小碰撞周期也随之减小.这与光学传输过程中的孤子相互作用是不同的.     

（2＋1）维Toda晶格方程的孤子解

用待定系数法研究了(2 1)维Toda晶格方程,得到了该方程的单孤子解、双孤子解、三孤子解,并进行了数值模拟.在此基础上总结归纳出了N孤子解的一般形式.     

3阶色散对双折射光纤中光孤子全光开关的影响

运用分裂步长傅立叶方法数值模拟耦合非线性薛定谔方程,研究了双折射光纤中光孤子全光开关的性质.研究发现通过改变初始脉冲输入条件和双折射光纤参数可以实现光孤子全光开关的开和关,同时研究了3阶色散对双折射光纤中光孤子全光开关的影响,得出较大的3阶色散能够破坏光孤子的稳定性,进而对光孤子全光开关产生影响,而较小的3阶色散不会改变光孤子全光开关的性质.     

双光子光折变屏蔽孤子的动态演化和自偏转

采用数值模拟方法研究了双光子屏蔽孤子的动态演化和自偏转.结果表明,在忽略扩散和损耗的情况下,屏蔽孤子能在双光子光折变晶体中稳定传播.晶体的扩散效应使光束的中心发生偏转.     

影响光孤子传输的几个因素

通过数值解非线性薛定谔方程，研究了光孤子通信系统中损耗、初始啁啾和脉宽对孤子传输的影响，并数值模拟了孤子在单模光纤中的演变。研究结果表明：较大的啁啾对光孤子的稳定传输有破坏作用，对脉宽较小的超高速光孤子系统影响更大。     

三阶色散对色散管理孤子传输的影响

在色散管理系统中建立了周期扰动模型,研究了三阶色散对孤子传输的影响。根据输入孤子脉冲形式的不同（基阶孤子、二阶孤子和双孤子）,通过数值模拟,研究三阶色散对它们各自传输造成的影响和产生的原因。     

超高速光孤子传输特性分析及数值模拟

通过数值解非线性耦合薛定谔方程,研究高速光孤子通信系统中高阶色散和偏振模色散对孤子传输的影响,并数值模拟孤子在单模光纤中的演变。研究结果表明：偏振模色散导致孤子脉冲展宽、峰值功率下降、峰值点随传输距离漂移;高阶色散和偏振模色散使孤子加速展宽、脉冲沿出现非对称的振荡结构,脉冲峰值点随传输距离的漂移而发生改变。     

氢键铁电体中的孤子迁移率

Ａ．Ｇｏｒｄｏｎ首先采用带有非对称双阱势的氢键链模型研究了氢链铁电体的导电性，给出了扭结解和迁移率的表达式，但是对于导电有贡献的扭结孤子应该对应于质子在两个阱底之间的转移。基于这种考虑，修正了Ａ．Ｇｏｒｄｏｎ的结果，重新导出了低能态的扭结解，给出了迁移率的一个新的表达式，当非对称双阱势转化为对称双阱势时，这个表达式恰与以前的研究结果一致，这个表达式表明，相变临界指数是１。     

4-苯基嘧啶-2-硫酮互变异构的理论研究

采用B3LYP/6-311 G＊＊方法,计算并考察了4-苯基嘧啶-2-硫酮分子的硫醇式和硫酮式构型进行结构互变质子迁移的两种可能途径：（a）分子内质子迁移,（b）水助质子迁移.计算结果表明,途经（b）所需要的活化能较小,氢键在降低反应活化能方面起着重要作用.Onsager自洽反应场溶剂模型用于水相的计算,并探讨了水溶剂化效应对异构化过程的几何结构和能量的影响.     

2-巯基嘧啶互变异构的密度泛函理论计算

采用密度泛函理论,在B3LYP/6-3l1G**基组水平上,计算并考察了2-巯基嘧啶分子硫酮式和硫醇式结构进行结构互变的质子迁移过程中的2种可能途径:(a)分子内质子迁移,(b)水助质子迁移.计算结果表明,途经(b)所需的活化能较小,氢键在降低反应活化能方面起着重要作用.     

氢键分子系统的二分量孤子偶模型中的非谐特性

以氢键分子系统中二分量孤子模型为基础，采用直接微扰方法，研究了氢键系统中非谐相互作用下扭结孤子偶的运动特性，获得了3次方到4闪方非谐项古孤子偶的非对称解，计算了源于非谐项下孤子偶的能量，与实验观察相一致。     

Functional waters in intraprotein proton transfer monitored by FTIR difference spectroscopy

Much progress has been made in our understanding of water molecule reactions on surfaces, proton solvation in gas-phase water clusters and proton transfer through liquids. Compared with our advanced understanding of these physico-chemical systems, much less is known about individual water molecules and their cooperative behaviour in heterogeneous proteins during enzymatic reactions. Here we use time-resolved Fourier transform infrared spectroscopy (trFTIR) and in situ H2(18)O/H2(16)O exchange FTIR to determine how the membrane protein bacteriorhodopsin uses the interplay among strongly hydrogen-bonded water molecules, a water molecule with a dangling hydroxyl group and a protonated water cluster to transfer protons. The precise arrangement of water molecules in the protein matrix results in a controlled Grotthuss proton transfer, in contrast to the random proton migration that occurs in liquid water. Our findings support the emerging paradigm that intraprotein water molecules are as essential for biological functions as amino acids.     

氢键链中重离子的振动对孤子的影响

通过讨论氢键分子中重离子的低频振动对孤折影响，指出重离子的低频振动使对称双阱势的氢键链中的扭结孤子的宽度增加，有效质量减少；使非对称双阱势的氢键链中的钟罩形孤子的宽度减少，有效质量增大。     

氢键系统中Bjerrum孤子偶缺陷的运动

以一个新的二分量孤子模型为基础,讨论了氢键系统中Bjerrum孤子缺陷在外场作用下的运动特性,研究了Bjerrum孤子偶缺陷对于电磁波的散射,得到了Bjerrum孤子偶缺陷对电磁波的散射截面和迁移率的表达式。     

氢键系统中质子转换的二分量弧子非线性力学

采用二分量弧子模型，讨论了在外场和阻尼存在的情况下，氢键系统中扭结弧子的运动，研究了重离子子晶格运动和光学模对质子子晶本的影响，获得了扭结弧子解，迁移率和电导率，计算结果和实验值相一致。     

带有非对称双阱势的氢键固体中的非线性激发

运用一个新的二分量孤子模型,研究带有非对称双阱势的氢键固体中的非线性激发和孤子运动特性,获得了钟型孤子解的表达式,计算了钟型孤子的动量、有效质量和能量.理论结果与实验相一致.     

Helix deformation is coupled to vectorial proton transport in the photocycle of bacteriorhodopsin

A wide variety of mechanisms are used to generate a proton-motive potential across cell membranes, a function lying at the heart of bioenergetics. Bacteriorhodopsin, the simplest known proton pump, provides a paradigm for understanding this process. Here we report, at 2.1 A resolution, the structural changes in bacteriorhodopsin immediately preceding the primary proton transfer event in its photocycle. The early structural rearrangements propagate from the protein's core towards the extracellular surface, disrupting the network of hydrogen-bonded water molecules that stabilizes helix C in the ground state. Concomitantly, a bend of this helix enables the negatively charged primary proton acceptor, Asp 85, to approach closer to the positively charged primary proton donor, the Schiff base. The primary proton transfer event would then neutralize these two groups, cancelling their electrostatic attraction and facilitating a relaxation of helix C to a less strained geometry. Reprotonation of the Schiff base by Asp 85 would thereby be impeded, ensuring vectorial proton transport. Structural rearrangements also occur near the protein's surface, aiding proton release to the extracellular medium.