本文主要研究内容
作者陈加锐（2019）在《分子自组装的实验与理论探究》一文中研究指出：自组装过程能够通过非共价相互作用(比如范德华力、氢键等)将基本构建模块组装成具有有序结构和优异性能的新型材料。近年来,越来越多具有生物相容、环境友好、机械强度高等优良特性的自组装材料被开发制备出来并得到了广泛应用。然而,受限于非共价相互作用的弱指向性以及大数量分子复杂的集体效应,自组装体系的实验控制手段和理论模型尚不完善,难以满足材料的实际应用需要。因此,本文以联苯丙氨酸分子和水分子为主要研究对象,通过设计新的理论和实验方法,实现了对分子自组装过程更为深入的理解和控制,取得的主要结果如下:1.联苯丙氨酸分子是一种具有自组装性质的二肽分子,它可以在溶液环境中组装为柱、管、纤维等结构,然而,相比于分子之间的化学反应过程,溶液中的流体力学效应对其自组装的影响通常未被充分考虑。基于此认识,我们分析了溶液中可能发生的流体力学过程及其对应的条件,并利用衬底上的液滴在蒸发诱导下的反润湿过程,构建了不同的液体环境,使得三种流体力学效应:Rayleigh对流、Marangoni对流和粘性指近分别在联苯丙氨酸分子的自组装过程中占据主导作用,获得了与对应流体运动过程相关的具有特殊形貌的有序晶体结构,成功阐释了流体效应对溶液中分子自组装过程的影响机制。2.分子自组装过程受到很多外界条件的影响,难以形成大尺度的有序结构,成为其应用的阻碍。为了实现简单、可拓展的自组装控制技术,我们设计了利用水与有机溶剂双相溶液缓慢融合,使分子自组装与疏水聚合作用协同合作的新方法。使用这一方法,我们成功地在试管中制备出了达到厘米长度的联苯丙氨酸簇状有序长纤维结构。实验测量结果表明,这一长纤维结构具有优异的机械性能和生物化学稳定性,还可以通过外加电场实现可控弯曲。这些特性为拓展自组装结构的应用前景提供了良好基础。3.自组装过程的分层自组织特性使得我们可以将功能分子在特定的层级与现有的自组装过程相结合,构成具有特殊功能的复合材料。我们将能够对紫外光产生响应的偶氮苯分子引入溶液中联苯丙氨酸分子的自组装过程,制备出了能够在光诱导下发生弯曲的复合纤维材料。由于自组装多层有序结构具有较为优异的机械强度,我们初步探索了利用模板成型和三维打印的方式来制备立体结构的方法。模板成型法制备出的三维联苯丙氨酸能够以较轻的自重支撑起较重的物体,表明其具有良好的结构强度。在将溶液中的自组装过程迁移到三维打印平台上之后,我们初步实现了长纤维结构的连续组装。4.一直以来,自组装系统中的形貌涌现现象及其背后的物理含义吸引了众多研究者的兴趣。然而,在现有的计算能力下,基于第一性原理的传统分子动力学模拟方法只能在纳米尺度下模拟自组装过程的早期阶段,而难以捕捉更广阔时间和空间尺度下的特征演变。因此,我们以常见的雪花晶体为研究对象,基于元胞自动机模型以及深度视觉神经网络,构建了一个新的研究自组装系统形态学的理论框架。这一框架通过识别生成的雪花图案的特征,将相似的雪花图案相互连接,构建了一个大规模的平面雪花图案相似网络。利用这一网络,我们可以将实际雪花图片与模拟雪花图案匹配,同时实现雪花形貌的定量分析和机器分类。
Abstract
zi zu zhuang guo cheng neng gou tong guo fei gong jia xiang hu zuo yong (bi ru fan de hua li 、qing jian deng )jiang ji ben gou jian mo kuai zu zhuang cheng ju you you xu jie gou he you yi xing neng de xin xing cai liao 。jin nian lai ,yue lai yue duo ju you sheng wu xiang rong 、huan jing you hao 、ji xie jiang du gao deng you liang te xing de zi zu zhuang cai liao bei kai fa zhi bei chu lai bing de dao le an fan ying yong 。ran er ,shou xian yu fei gong jia xiang hu zuo yong de ruo zhi xiang xing yi ji da shu liang fen zi fu za de ji ti xiao ying ,zi zu zhuang ti ji de shi yan kong zhi shou duan he li lun mo xing shang bu wan shan ,nan yi man zu cai liao de shi ji ying yong xu yao 。yin ci ,ben wen yi lian ben bing an suan fen zi he shui fen zi wei zhu yao yan jiu dui xiang ,tong guo she ji xin de li lun he shi yan fang fa ,shi xian le dui fen zi zi zu zhuang guo cheng geng wei shen ru de li jie he kong zhi ,qu de de zhu yao jie guo ru xia :1.lian ben bing an suan fen zi shi yi chong ju you zi zu zhuang xing zhi de er tai fen zi ,ta ke yi zai rong ye huan jing zhong zu zhuang wei zhu 、guan 、qian wei deng jie gou ,ran er ,xiang bi yu fen zi zhi jian de hua xue fan ying guo cheng ,rong ye zhong de liu ti li xue xiao ying dui ji zi zu zhuang de ying xiang tong chang wei bei chong fen kao lv 。ji yu ci ren shi ,wo men fen xi le rong ye zhong ke neng fa sheng de liu ti li xue guo cheng ji ji dui ying de tiao jian ,bing li yong chen de shang de ye di zai zheng fa you dao xia de fan run shi guo cheng ,gou jian le bu tong de ye ti huan jing ,shi de san chong liu ti li xue xiao ying :Rayleighdui liu 、Marangonidui liu he nian xing zhi jin fen bie zai lian ben bing an suan fen zi de zi zu zhuang guo cheng zhong zhan ju zhu dao zuo yong ,huo de le yu dui ying liu ti yun dong guo cheng xiang guan de ju you te shu xing mao de you xu jing ti jie gou ,cheng gong chan shi le liu ti xiao ying dui rong ye zhong fen zi zi zu zhuang guo cheng de ying xiang ji zhi 。2.fen zi zi zu zhuang guo cheng shou dao hen duo wai jie tiao jian de ying xiang ,nan yi xing cheng da che du de you xu jie gou ,cheng wei ji ying yong de zu ai 。wei le shi xian jian chan 、ke ta zhan de zi zu zhuang kong zhi ji shu ,wo men she ji le li yong shui yu you ji rong ji shuang xiang rong ye huan man rong ge ,shi fen zi zi zu zhuang yu shu shui ju ge zuo yong xie tong ge zuo de xin fang fa 。shi yong zhe yi fang fa ,wo men cheng gong de zai shi guan zhong zhi bei chu le da dao li mi chang du de lian ben bing an suan cu zhuang you xu chang qian wei jie gou 。shi yan ce liang jie guo biao ming ,zhe yi chang qian wei jie gou ju you you yi de ji xie xing neng he sheng wu hua xue wen ding xing ,hai ke yi tong guo wai jia dian chang shi xian ke kong wan qu 。zhe xie te xing wei ta zhan zi zu zhuang jie gou de ying yong qian jing di gong le liang hao ji chu 。3.zi zu zhuang guo cheng de fen ceng zi zu zhi te xing shi de wo men ke yi jiang gong neng fen zi zai te ding de ceng ji yu xian you de zi zu zhuang guo cheng xiang jie ge ,gou cheng ju you te shu gong neng de fu ge cai liao 。wo men jiang neng gou dui zi wai guang chan sheng xiang ying de ou dan ben fen zi yin ru rong ye zhong lian ben bing an suan fen zi de zi zu zhuang guo cheng ,zhi bei chu le neng gou zai guang you dao xia fa sheng wan qu de fu ge qian wei cai liao 。you yu zi zu zhuang duo ceng you xu jie gou ju you jiao wei you yi de ji xie jiang du ,wo men chu bu tan suo le li yong mo ban cheng xing he san wei da yin de fang shi lai zhi bei li ti jie gou de fang fa 。mo ban cheng xing fa zhi bei chu de san wei lian ben bing an suan neng gou yi jiao qing de zi chong zhi cheng qi jiao chong de wu ti ,biao ming ji ju you liang hao de jie gou jiang du 。zai jiang rong ye zhong de zi zu zhuang guo cheng qian yi dao san wei da yin ping tai shang zhi hou ,wo men chu bu shi xian le chang qian wei jie gou de lian xu zu zhuang 。4.yi zhi yi lai ,zi zu zhuang ji tong zhong de xing mao chong xian xian xiang ji ji bei hou de wu li han yi xi yin le zhong duo yan jiu zhe de xing qu 。ran er ,zai xian you de ji suan neng li xia ,ji yu di yi xing yuan li de chuan tong fen zi dong li xue mo ni fang fa zhi neng zai na mi che du xia mo ni zi zu zhuang guo cheng de zao ji jie duan ,er nan yi bu zhuo geng an kuo shi jian he kong jian che du xia de te zheng yan bian 。yin ci ,wo men yi chang jian de xue hua jing ti wei yan jiu dui xiang ,ji yu yuan bao zi dong ji mo xing yi ji shen du shi jiao shen jing wang lao ,gou jian le yi ge xin de yan jiu zi zu zhuang ji tong xing tai xue de li lun kuang jia 。zhe yi kuang jia tong guo shi bie sheng cheng de xue hua tu an de te zheng ,jiang xiang shi de xue hua tu an xiang hu lian jie ,gou jian le yi ge da gui mo de ping mian xue hua tu an xiang shi wang lao 。li yong zhe yi wang lao ,wo men ke yi jiang shi ji xue hua tu pian yu mo ni xue hua tu an pi pei ,tong shi shi xian xue hua xing mao de ding liang fen xi he ji qi fen lei 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自南京大学的陈加锐，发表于刊物南京大学2019-10-28论文，是一篇关于苯丙氨酸二肽论文,分子自组装论文,复合纤维论文,生物纳米材料论文,雪花论文,复杂网络论文,南京大学2019-10-28论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自南京大学2019-10-28论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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