| 题名 | 阴/阳离子复配表面活性剂聚集体动力学模拟 |
| 作者 | 陈景飞 |
| 学位类别 | 理学博士 |
| 答辩日期 | 2013-06-01 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 导师 | 郝京诚 |
| 关键词 | 阴/阳离子表面活性剂 分子动力学模拟 囊泡 自组装 粗粒化方法 Catanionic surfactant Molecular dynamical simulation Vesicle Self-assembly Coarse grained method |
| 学位专业 | 物理化学 |
| 中文摘要 | 阴/阳离子表面活性剂通常指传统阴、阳离子表面活性剂混合后得到的复配产物，由于该类物质在水溶液中具有较低的临界聚集浓度、丰富的相行为和多变的聚集体形貌，因此在胶体与界面领域一直受到科研工作者的持续关注。随着研究的深入，在分子水平上阐述阴/阳离子表面活性剂的自组装规律，在理论上深化表面活性剂相行为的调控机制则显得尤为重要。本论文采用分子动力学模拟的方法研究了无盐和含盐的阴/阳离子表面活性剂水溶液体系，对阴/阳离子表面活性剂聚集体的形成机制，表面活性剂结构与聚集体形貌关系以及双分子层的机械性能进行了系统而深入的探讨，此外论文对离子表面活性剂粗粒化模拟的新方法也有所涉及，具体的研究内容和结果如下： 1.采用粗粒化力场和联合原子力场模拟了无盐零电荷最小尺寸的阴阳离子(长链烷基三甲基铵根阳离子CmTA+ 和脂肪酸根阴离子CnA- )囊泡的形成，并计算了不同组成阴阳离子双分子层的机械性能。结果表明，当表面活性剂尾链长度增加或者匹配程度增大时，形成最小尺寸囊泡所需要的表面活性剂分子数则增多，囊泡的半径逐渐增大，同时双分子层的边缘能和弹性系数也随之增大。另外，我们在最小尺寸囊泡的剖面上还观察到了双分子层的多曲率弯曲现象，这不仅丰富了自组装理论对生物膜的研究也具有重要意义。 2.采用联合原子力场的方法模拟了十六烷基三甲基氯化铵(CTAB)和八烷基硫酸钠(SOS)混合体系的自组装过程。模拟结果表明，当保持CTAB 和SOS 分子总数不变并不断调整 CTAB 和 SOS 比例时，模拟体系中的聚集体数量和形貌都发生了很大的变化，并由此可以总结出两条形貌演化路径：当 SOS 过量时，随着CTAB组分的增加，聚集体形貌演化顺序为球形-碟状-棒状；当CTAB过量时，随着 CTAB 组分的增加，聚集体形貌则沿着棒状-球形的路径演化。本质上，静电作用和憎水链的长度变化是聚集体形貌变化的最主要因素。为系统深入的阐述表面活性剂结构和聚集体形貌之间的关系，我们提出了理想碟状胶束模型，通过该模型实验中的表面活性剂相行为得到了合理解释。 3.通过分析当前常用粗粒化方法的不足，在Martini 粗粒化力场和玻兹曼反向迭代方法的基础上，我们提出了针对离子表面活性剂体系的粗粒化模型。在该粗粒化模型中，静电作用作用势能可通过一个分段函数来表示，从而避免了使用粗粒化溶剂所引起的不合理性。粗粒化单元之间的范德华作用则通过迭代拟合的方式来完成。该粗粒化方法可以重现氯化钠水溶液和十二烷基硫酸钠水溶液体系中的径向分布函数，为发展高精度的粗粒化力场提供了很好的范例。 |
| 公开日期 | 2014-04-30 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://210.77.64.217/handle/362003/5528]  |
| 专题 | 兰州化学物理研究所_固体润滑国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 陈景飞. 阴/阳离子复配表面活性剂聚集体动力学模拟[D]. 中国科学院大学. 2013. |
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