Компьютерное моделирование разбавленных растворов полиамфолитов

• Автор: Балашова, Ольга Андреевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 112 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Объекты и методы исследования.

1.1. Свойства полиамфолитов.

1.1.1. Гидродинамические свойства и молекулярные характеристики полиамфолитов в растворах.

1.1.2. Комплексообразование полиамфолитов

с ионами металлов.

1.1.3. Сольватационные свойства полиамфолитов.

1.2. Методы компьютерного моделирования

полимерных систем .

1.2.1. Метод молекулярной динамики .

1.2.2. Статистические ансамбли
1.2.3. Контроль температуры и давления
1.2.4. Метод броуновской динамики.
1.2.5. Метод столкновительной динамики
1.3. Применение компьютерного моделирования
для изучения полиамфолитов.
Глава 2. Модель системы и постановка
вычислительных экспериментов.
2.1. Модель системы
2.2. Метод моделирования.
Глава 3. Результаты и их обсуждение
3.1. Моделирование одиночной полиамфолитной цепи.
3.1.1. Определение 0точки для гомополимерной цепи
3.1.2. Зависимость размеров полиамфолитной цепи
от длины одноименно заряженного блока
3.1.3. Температурные зависимости среднеквадратичного радиуса инерции для полиамфолита.
3.2. Моделирование разбавленных растворов диблочных полиамфолитов в присутствии многозарядных ионов.
3.3. Моделирование разбавленных растворов мультиблочных
полиамфолитов в присутствии многозарядных ионов.
Выводы .
Список литературы


Для расчетов при постоянной температуре и давлении приходится использовать различные искусственные методы термостаты и баростаты, использование которых в молекулярной динамике позволяет поддерживать температуру и давление с заданной точностью, но при этом возникают другие проблемы, в частности при использовании термостатов происходит перекачка энергии от внутренних степеней свободы на крупномасштабные поступательное и вращательное движение молекул. Поэтому эти термостаты не обеспечивают равномерное распределение энергии по внутренним степеням свободы. Для исключения этих недостатков в работе использовался метод броуновской динамики, в котором поддержание постоянной температуры осуществляется за счет добавления стохастического шума и вязкого трения. Целью диссертационной работы является компьютерное моделирование разбавленных растворов полиамфолитов и исследование изменений, происходящих в поведении этих полимеров при варьировании различных параметров. Научная новизна. Впервые методом стохастической динамики исследованы свойства растворов полиамфолитов в условиях термодинамически плохого растворителя проведена серия вычислительных экспериментов при разных температурах и валентностях ионов фонового электролита. Показано, что с увеличением длины одноименно заряженного блока цепь полиамфолита претерпевает переход из рыхлого клубкообразного в плотное глобулярное состояние. Обнаружено, что температурная зависимость размеров цепи при определенных значениях длин блоков имеет линейный вид в широком интервале температур. Исследованы растворы диблочных полиамфолитов в зависимости от асимметрии распределения зарядов, а также от валентности ионов фонового электролита. Практическая значимость работы. Результаты исследования конформационных свойств макромолекул полиамфолитов при различных параметрах среды, таких как качество растворителя, длина Бьеррума и заряд ионов соли являются фундаментальными и помогают понять природу различных процессов, происходящих в молекулярных системах с заряженными мономерными звеньями. Поскольку методы компьютерного моделирования являются прогнозирующими, то результаты работы также могт быть использованы при постановке и интерпретации соответствующих физикохимических экспериментов. Апробация работы. Москва, Россия, . Публикации. Результаты исследований опубликованы в одной статье центрального российского журнала, в десяти статьях в сборниках, а также в тезисах 4 всероссийских и международных конференций. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований проекты 2 и 5. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка цитированной литературы. Она содержит 2 страниц текста, включая рисунков. Глава 1. Полиамфолиты ПА уникальные высокомолекулярные соединения, состоящие из нейтральных, положительно и отрицательно заряженных мономеров. Такие молекулы часто являются водорастворимыми, и могут быть рассмотрены как простые модельные системы для электростатических взаимодействий в белках и других биополимерах 1. С теоретической точки зрения, полиамфолиты ПА позволяют моделировать поведение белков, ферментов в растворах и тем самым перекинуть мост между полимерами синтетического и природного происхождения для осознания глубокой аналогии между свойствами двух полимерных систем. С практической точки зрения, ПА находят широкое применение для извлечения ионов металлов из сточных вод, очистки белков и энзимов, коагулянтов, флокулянтов, полупроницаемых мембран, пролонгаторов действия лекарственных препаратов и др. Полимерные амфолиты могут включать в себя цепи с сильно и слабокислотными и сильно и слабоосновными группами в различных сочетаниях. В зависимости от этого сополимеры могут быть ионизированы в широкой области 2. ДЭАЭМА и кислотные метакриловой кислоты МАК, показанные на рис. Рассмотрено влияние на электрохимические и конформационные свойства растворов полиамфолитов природы окружающей среды и состава сополимеров различными методами.