高分子鏈穿越折線型納米孔與平面上多價(jià)態(tài)高分子鏈吸附的動(dòng)力學(xué).pdf

1、在實(shí)際的材料應(yīng)用過(guò)程中和生物體內(nèi)，高分子的受限都是一個(gè)非常普遍的現(xiàn)象。高分子的受限行為可以分為一維受限、二維受限和三維受限三個(gè)類型。近年來(lái)，高分子在受限環(huán)境中的動(dòng)力學(xué)和構(gòu)象受到了廣泛而深入的研究。一方面，它能夠幫助我們更好地理解許多生物學(xué)現(xiàn)象;另一方面，它在某些前沿的科技領(lǐng)域有著光明的應(yīng)用前景，比如，高分子穿越納米孔道動(dòng)力學(xué)的研究對(duì)下一代基因測(cè)序技術(shù)的發(fā)展就起著至關(guān)重要的作用。本文采用計(jì)算機(jī)模擬的方法，對(duì)高分子穿越折線型納米孔道的動(dòng)力學(xué)

2、和含有多配體高分子鏈的吸附動(dòng)力學(xué)和構(gòu)象進(jìn)行了研究。
　　下一代基因測(cè)序技術(shù)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是，如何有效地降低DNA的穿孔速率，使DNA上的堿基單元能夠一個(gè)一個(gè)的穿過(guò)納米孔，從而可以被準(zhǔn)確的檢測(cè)出來(lái)。本文的第三章中，應(yīng)用二維朗之萬(wàn)動(dòng)力學(xué)的模擬方法，我們對(duì)外加電場(chǎng)力驅(qū)動(dòng)下高分子鏈穿越折線型納米孔道的動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行了研究。由于高分子鏈和孔道墻粒子存在著較強(qiáng)的相互作用力，因此，和穿越直線型納米孔道相比，高分子鏈穿越折線型納米孔道的動(dòng)力學(xué)

3、有顯著的變化。在模擬中，我們采用了五種不同的折線型納米孔道，每一種類型的納米孔都對(duì)應(yīng)著一個(gè)彎曲角θ。我們對(duì)高分子鏈的穿孔時(shí)間和穿孔成功率與θ的變化關(guān)系進(jìn)行了研究。和直孔相比，折線型納米孔的穿孔時(shí)間會(huì)隨著θ角的增大而顯著的增長(zhǎng)，穿孔速率得到了有效的降低，這個(gè)結(jié)果跟之前的實(shí)驗(yàn)是相一致的。
　　本文的第四章，我們對(duì)含有多個(gè)配體的高分子鏈在含有多個(gè)受體的膜表面上的吸附行為進(jìn)行了研究。早在1998年，哈佛大學(xué)的Mammen教授等人研究發(fā)現(xiàn)，

4、多個(gè)相同配體-受體的相互作用普遍存在于生物體內(nèi)，并提出了生物體內(nèi)的多價(jià)態(tài)結(jié)合(multivalency)的理論。這個(gè)理論認(rèn)為，生物分子或者生物表面之間的結(jié)合，是瞬時(shí)的多配體-受體的多價(jià)態(tài)作用的結(jié)果。盡管多種多配體高分子已經(jīng)被合成出來(lái)并且對(duì)它的吸附行為進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，但是，多價(jià)態(tài)理論的物理機(jī)理依然不明確。Frenkel教授等人研究發(fā)現(xiàn)，多配體高分子鏈或者是多配體納米粒子，對(duì)含有多個(gè)吸附位點(diǎn)的膜的吸附具有選擇的特性。我們的研究結(jié)果，跟