一種在介觀尺度上搭建T形、π形和燕尾形三組分雙親分子粗粒化模型的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種在介觀尺度上構(gòu)建T形、π形和燕尾形三組分雙親分子粗?；Ｐ偷姆椒ǎㄈ缦虏襟E：1.粗?；Ｐ椭兄麈湹臉?gòu)建工作；2.粗粒化模型中側(cè)鏈甚至支鏈的構(gòu)建工作；3.施加周期性邊界條件；4.在模擬體系中，重復(fù)堆垛雙親分子直至體系密度達(dá)到3.0。通過該方法，可以搭建具有特殊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的三組分雙親分子的模擬初態(tài)，為進(jìn)一步實現(xiàn)自組裝過程打下基礎(chǔ)。
【專利說明】-種在介觀尺度上搭建T形、π形和燕尾形三組分雙親分 子粗粒化模型的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及計算機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種在介觀尺度上搭建Τ形、π形和燕尾 形三組分雙親分子粗?；Ｐ偷姆椒?。

【背景技術(shù)】
[0002] 所謂三組分雙親分子是由不同化學(xué)組成的尾鏈、棒狀液晶基元、側(cè)鏈甚至支鏈構(gòu) 成的。具有非線性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的三組分雙親分子，如Τ形、π形、燕尾形等，屬于新型的功能 性非線性雙親分子，由于其新型的自組裝結(jié)構(gòu)和廣泛的工業(yè)用途，如顯示器可控激光、靈敏 流體以及半導(dǎo)體吸引了廣泛的關(guān)注。在這些液晶體系中，熵不相容性以及化學(xué)鍵合約束的 協(xié)同效應(yīng)，以及棒狀液晶基元之間的各向異性相互作用和構(gòu)象熵不匹配的耦合作用可以顯 著提高介觀尺度相結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和多變性。盡管實驗上發(fā)現(xiàn)了三組分雙親分子一系列豐富 的自組裝超分子結(jié)構(gòu)，但結(jié)構(gòu)的表征僅局限于X射線衍結(jié)果和投射電鏡圖案，分子級別的 即時形貌表征很難利用現(xiàn)有的實驗手段觀察到。計算機(jī)模擬作為實驗的補(bǔ)充研究工具，在 學(xué)習(xí)該體系自組裝行為方面具有重要應(yīng)用價值。
[0003] 經(jīng)典的計算機(jī)模擬方法關(guān)注微觀尺度的原子細(xì)節(jié)，但三組分雙親分子屬于液晶 范疇，其自組裝行為發(fā)生在介觀尺度，因此包含所有結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的全原子模型顯然不能夠滿 足觀察自組裝行為的要求。因此，我們采用耗散粒子動力學(xué)方法（Dissipative Particle Dynamics，DPD)，可以把微觀尺度上的幾個分子甚至是高分子鏈中的若干個片段粗?；?DH)模型中的一個粒子，這樣既能夠體現(xiàn)三組分雙親分子的復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，也能區(qū)別不同化 學(xué)結(jié)構(gòu)的分子組分，同時可以利用成功構(gòu)建的粗?；Ｐ瓦M(jìn)一步探索和討論介觀尺度上的 物理問題，如自組裝和微相分離等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在介觀尺度上搭建T形、π形和燕尾形三 組分雙親分子粗?；Ｐ偷姆椒ā？梢岳贸晒?gòu)建的粗粒化模型進(jìn)一步探索和討論介觀 尺度上的物理問題，如自組裝和微相分離等
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種在介觀尺度上搭建Τ形、π形和燕尾形三組分 雙親分子粗粒化模型的方法，包括如下步驟：
[0006] 1)在模擬體系中任選一點作為起始原點，代表粗粒化模型主鏈的端基粒子，沿Ζ 軸正方向以粒子質(zhì)心間平衡距離（〇. 7)為間距搭建主鏈，搭建工作完成后賦予代表液晶基 元和尾鏈的粗粒化粒子不同的屬性以區(qū)分不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的分子組分；
[0007] 2)具有特殊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的三組分雙親分子側(cè)鏈部分的搭建要視情況而定，
[0008] a)對于Τ形分子，首先要找到主鏈中間位置的接枝粒子，沿Υ軸正方向以粒子質(zhì)心 間平衡距離（〇. 7)為間距搭建側(cè)鏈，直至側(cè)鏈末端粒子出現(xiàn)。然后賦予側(cè)鏈不同于其他兩 種組分的粒子屬性。
[0009] b)對于π形分子，首先找到位于主鏈中代表棒狀液晶基元的一端接枝粒子，沿Y 軸正方向以粒子質(zhì)心間平衡距離（〇. 7)為間距搭建其中一條側(cè)鏈，然后找到棒狀液晶基元 的另一端接枝粒子，同樣沿Υ軸正方向以粒子質(zhì)心間平衡距離（〇. 7)為間距搭建另一條側(cè) 鏈，搭建完成后賦予側(cè)鏈不同于其他兩種分子組分的粒子屬性。
[0010] c)對于燕尾形分子，側(cè)鏈的搭建方法與b中π形分子完全一致，首先找到位于主 鏈中代表棒狀液晶基元的一端接枝粒子，沿Υ軸正方向以粒子質(zhì)心間平衡距離（0.7)為間 距搭建其中一條側(cè)鏈直至側(cè)鏈末端粒子出現(xiàn)。然后找到棒狀液晶基元的另一端接枝粒子， 同樣沿Υ軸正方向以粒子質(zhì)心間平衡距離（〇. 7)為間距搭建另一條側(cè)鏈，直至側(cè)鏈末端粒 子出現(xiàn)。搭建完成后賦予側(cè)鏈粒子不同于其他兩種分子組分的粒子屬性。
[0011] 支鏈的搭建方法是，首先找到位于棒狀液晶單元頭部的側(cè)鏈，然后找到側(cè)鏈上倒 數(shù)第（η+1)個接枝粒子，沿Ζ軸負(fù)方向以粒子質(zhì)心間平衡距離（0.7)為間距搭建支鏈至第η 個粒子。然后找到位于棒狀液晶單元尾部的側(cè)鏈，然后找到側(cè)鏈上倒數(shù)第（η+1)個接枝粒 子，沿Ζ軸正方向以粒子質(zhì)心間平衡距離（0. 7)為間距搭建另一條支鏈至第η個粒子。賦 予所有支鏈粒子與側(cè)鏈相同的粒子屬性。
[0012] 3)在模型構(gòu)建過程中，所有的粒子滿足周期性邊界條件；
[0013] 4)重復(fù)以上過程直至體系密度達(dá)到3. 0。
[0014] 本發(fā)明的效果是提供了一種在介觀尺度上搭建Τ形、π形和燕尾形三組分雙親分 子粗粒化模型的方法，可以利用成功構(gòu)建的粗?；Ｐ瓦M(jìn)一步探索和討論介觀尺度上的物 理問題，如自組裝和微相分離等.

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1是尾鏈為1個粗?；Ｗ?，液晶單元為3個粗粒化粒子，側(cè)鏈為3個粗?；?子的Τ形三組分雙親分子的粗粒化模型。
[0016] 圖2是尾鏈為1個粗?；Ｗ樱壕卧獮?個粗?；Ｗ?，兩條側(cè)鏈分別為3個 粗?；Ｗ拥摩切稳M分雙親分子的粗粒化模型。
[0017] 圖3是尾鏈為1個粗?；Ｗ?，液晶單元為3個粗粒化粒子，兩條側(cè)鏈分別為4個 粗粒化粒子、兩條支鏈分別為2個粗粒化粒子的燕尾形三組分雙親分子的粗粒化模型。

【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進(jìn)一步加以說明。
[0019] 實施例1
[0020] Τ形三組分雙親分子粗?；Ｐ虲1R3L3的構(gòu)建
[0021] 1)主鏈的搭建：在模擬體系中任選一點作為起始原點，代表粗?；Ｐ椭麈湹亩?基粒子C1，沿Ζ軸正方向以粒子質(zhì)心間平衡距離（0. 7)為間距搭建主鏈直至C5粒子出現(xiàn)， 然后賦予代表液晶基元和尾鏈的C粒子和R粒子不同的屬性；
[0022] 2)側(cè)鏈的搭建：首先找到主鏈中間位置的接枝粒子R3,沿Υ軸正方向以粒子質(zhì)心 間平衡距離（〇. 7)為間距搭建側(cè)鏈，直至側(cè)鏈末端粒子L8出現(xiàn)。然后賦予側(cè)鏈不同于其他 兩種組分的粒子屬性。
[0023] 3)對所有的粒子施加周期性邊界條件；
[0024] 4)重復(fù)以上過程直至體系密度達(dá)到3. 0。
[0025] 實施例2
[0026] π形三組分雙親分子粗?；Ｐ虲1R3L3的構(gòu)建
[0027] 1)主鏈的搭建：在模擬體系中任選一點作為起始原點，代表粗粒化模型主鏈的端 基粒子C1，沿Z軸正方向以粒子質(zhì)心間平衡距離（0. 7)為間距搭建主鏈直至C5粒子出現(xiàn)， 然后賦予代表液晶基元和尾鏈的C粒子和R粒子不同的屬性；
[0028] 2)側(cè)鏈的搭建：首先找到位于主鏈中代表棒狀液晶基元的一端接枝粒子R2,沿Y 軸正方向以粒子質(zhì)心間平衡距離（〇. 7)為間距搭建其中一條側(cè)鏈直至側(cè)鏈末端粒子L8出 現(xiàn)。然后找到棒狀液晶基元的另一端接枝粒子R4,同樣沿Y軸正方向以粒子質(zhì)心間平衡距 離（0. 7)為間距搭建另一條側(cè)鏈，直至側(cè)鏈末端粒子L11出現(xiàn)。搭建完成后賦予側(cè)鏈L粒 子不同于其他兩種分子組分的粒子屬性。
[0029] 3)對所有的粒子施加周期性邊界條件；
[0030] 4)重復(fù)以上過程直至體系密度達(dá)到3. 0。
[0031] 實施例3
[0032] 燕尾形三組分雙親分子粗粒化模型C1R3L4L' 2的構(gòu)建
[0033] 1)主鏈的搭建：在模擬體系中任選一點作為起始原點，代表粗?；Ｐ椭麈湹亩?基粒子C1，沿Z軸正方向以粒子質(zhì)心間平衡距離（0. 7)為間距搭建主鏈直至C5粒子出現(xiàn)， 然后賦予代表液晶基元和尾鏈的C粒子和R粒子不同的屬性；
[0034] 2)側(cè)鏈的搭建：首先找到位于主鏈中代表棒狀液晶基元的一端接枝粒子R2,沿Y 軸正方向以粒子質(zhì)心間平衡距離（〇. 7)為間距搭建其中一條側(cè)鏈直至側(cè)鏈末端粒子L8出 現(xiàn)。然后找到棒狀液晶基元的另一端接枝粒子R4,同樣沿Y軸正方向以粒子質(zhì)心間平衡距 離（0. 7)為間距搭建另一條側(cè)鏈，直至側(cè)鏈末端粒子L11出現(xiàn)。搭建完成后賦予側(cè)鏈L粒 子不同于其他兩種分子組分的粒子屬性。
[0035] 支鏈的搭建：首先找到位于棒狀液晶單元頭部的側(cè)鏈，然后找到側(cè)鏈上倒數(shù)第3 個接枝粒子L7,沿Z軸負(fù)方向以粒子質(zhì)心間平衡距離（0. 7)為間距搭建支鏈至第2個粒子 L11出現(xiàn)。然后找到位于棒狀液晶單元尾部的側(cè)鏈，然后找到側(cè)鏈上倒數(shù)第3個接枝粒子 L13,沿Z軸正方向以粒子質(zhì)心間平衡距離（0. 7)為間距搭建另一條支鏈至第2個粒子L16。 賦予所有支鏈粒子與側(cè)鏈相同的粒子屬性。
[0036] 3)對所有的粒子施加周期性邊界條件；
[0037] 4)重復(fù)以上過程直至體系密度達(dá)到3. 0。
【權(quán)利要求】
1. 一種在介觀尺度上構(gòu)建T形、π形和燕尾形三組分雙親分子粗?；Ｐ偷姆椒?，包 括如下步驟： 1) 單個分子中主鏈的構(gòu)建工作； 2) 單個分子中側(cè)鏈甚至之間的構(gòu)建工作； 3) 施加周期邊界條件； 4) 在模擬體系中，重復(fù)堆垛雙親分子直至體系密度達(dá)到3. 0。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是：尾鏈為1個粗?；Ｗ?，液晶單元為3個粗 粒化粒子，側(cè)鏈為3個粗?；Ｗ拥摩承稳M分雙親分子的粗?；Ｐ汀?br> 3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是：尾鏈為1個粗?；Ｗ?，液晶單元為3個粗 ?；Ｗ樱瑑蓷l側(cè)鏈分別為3個粗?；Ｗ拥摩行稳M分雙親分子的粗?；Ｐ?。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是：尾鏈為1個粗?；Ｗ樱壕卧獮?個粗 粒化粒子，兩條側(cè)鏈分別為3個粗?；Ｗ?、兩條支鏈分別為2個粗?；Ｗ拥难辔残稳M 分雙親分子的粗粒化模型。
【文檔編號】G06F17/50GK104156495SQ201310180117
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月15日
【發(fā)明者】劉曉晗, 郭洪霞 申請人:中國科學(xué)院化學(xué)研究所