Исследование структуры и конформационной динамики макромолекул на поверхностях твердых адсорбентов и в нанокластерах

• Автор: Кручинин, Никита Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Оренбург
• Количество страниц: 189 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
ГЛАВА 1. МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКИЙ И СТАТИСТИЧЕСКИЙ ПОДХОДЫ В ПРОБЛЕМЕ ОПИСАНИЯ КОНФОРМАЦИОННЫХ ПЕРЕСТРОЕК МАКРОЦЕПНЫХ СТРУКТУР. КИНЕТИКА РЕАКЦИЙ В НАНОСТРУКТУРАХ
1.1 Обзор и анализ метода молекулярной динамики
1.2 Статистическая теория распределения плотности звеньев полимерной цепи на поверхностях адсорбентов
1.3 Кинетика реакций в наноструктурах
ГЛАВА 2. КОНФОРМАЦИОННАЯ ДИНАМИКА И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗВЕНЬЕВ МАКРОМОЛЕКУЛ ПРИ АДСОРБЦИИ НА КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЯХ И В ПОЛОСТЯХ ТВЕРДЫХ АДСОРБЕНТОВ
2.1 Распределение плотности звеньев полимерной цепи на плоских кристаллических поверхностях адсорбентов
2.2 Распределение плотности звеньев полимерной цепи внутри цилиндрической нанопоры
2.3 Распределение плотности звеньев полимерной цепи в полости
пористого адсорбента
ГЛАВА 3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗВЕНЬЕВ МАКРОЦЕПЕЙ ПРИ АДСОРБЦИИ НА НАНОЧАСТИЦАХ РАЗЛИЧНОЙ ФОРМЫ
3.1. Распределение плотности звеньев полимерной цепи на поверхности дисперсной наночастицы
3.2. Адсорбция макроцепей на углеродных нанотрубках
ГЛАВА 4. КОНФОРМАЦИОННАЯ ДИНАМИКА МАКРОЦЕПЕЙ В РАСТВОРАХ С ЗАКРЕПЛЕННЫМИ НА НИХ ДИСТАНЦИОННО
РЕАГИРУЮЩИМИ МОЛЕКУЛАМИ-МЕТКАМИ
4.1 Конформационная динамика фрагмента лизоцима с закрепленными

дистанционно реагирующими молекулами-метками
4.2 Конформационная динамика лизоцима в нанопорах и вблизи
наночастиц с закрепленными на них молекулами-метками
ГЛАВА 5. ДИНАМИКА ИОНОВ В ВОДЕ С МАКРОМОЛЕКУЛОЙ ДНК
5.1 Динамика ионов натрия и хлора в растворе с ДНК
5.2 Динамика молекул красителей в растворе с ДНК
Заключение
Список использованных источников
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы
Для получения функциональных наносистем с регулируемыми параметрами в ряде случаев создают условия для адсорбции звеньев полимерных цепей на плоской поверхности кристалла, на поверхностях наночастиц сфероидальной (глобулярные кластеры, квантовые точки) и цилиндрической (нанотрубки, наностержни) формы, или размещения полимерной цепи в цилиндрических и сферических нанопорах. Некоторые из звеньев макроцепей сами могут выступать в роли реагентов, либо захватывать малые молекулы, участвующие в процессе, ограничивая их подвижность. Конформационные характеристики полимерных молекул, захваченных адсорбентом, отличаются от таковых для макроцепи в растворе. По этой причине будет различаться и кинетика реакций между малыми молекулами, размещенными между звеньями макроцепей, находящихся в различных конформациях. Это связано с появлением неоднородного распределения плотности звеньев макромолекул на мезоскопической шкале длин. Для описания кинетики аннигиляционных процессов, возникающих между электронно-возбужденными молекулами, в том числе с участием молекул кислорода, необходимо знать функцию пространственного распределения концентрации молекул фотосенсибилизатора, размещенного на звеньях макромолекулы, адсорбированной поверхностью нанопоры или наночастицы. Если молекулы фотосенсибилизаторов (как правило -органических красителей) адсорбированы цепью однородно (или статистически однородно) по ее длине, то характер пространственного распределения концентрации таких молекул будет повторять профиль плотности полимерных субъединиц в усредненной конформации. Знание распределения звеньев вблизи поверхности нанопоры или наночастицы позволяет произвести корректное описание кинетического режима молекулярных реакций в данных наноструктурах.

пА(г,г,і) +
(1.62)
+ 4щВІпт(г,г,і)пог -4лг00>г(г,2,1)пА(г,г,і)
Вдоль направления нормали к дну поры г макроцепь находится в относительно рыхлой клубковой фазе, тогда как в плоскости поперечного сечения поры, в области г < Я звенья коллапсируют в глобулярную фазу. Таким образом, следует разделять плотности распределений звеньев цепи на радиальную пг{г) и осевую п2(г). Соответствующим образом будут различаться и распределения Т-центров на макромолекулах внутри пор.
Кроме естественного канала гибели Т-центра со временем жизни тт, существует вероятность переноса энергии электронного возбуждения к молекуле кислорода (1.57). Кислородное тушение триплетных возбуждений учитывается через поток молекул 02 на сферу, окружающую Т-центр, из чего следует временная зависимость
Аналитическое решение кинетического уравнения (1.62) получить сложно. Однако достаточно интересным является случай с отсутствием третьего - «аннигиляционного» слагаемого в правой части (1.62), отвечающего за процесс (1.58):
В этом случае аналитическое решение в квадратурах удалось получить методом функций Грина. Уравнение для функции Грина Є (г, - г)
имеет вид:
(1.63)

— С(г, /7, г,С-т) =-С(г, р, г,£р-т) +
-Од + б!(г,/7,г,,ґ-г) + 8{г - р)8(г - - т)
(1.65)
г дг дг дг