分子构造相关性的机械旋转模型研究
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基于分子动力学的沥青研究基于分子动力学的沥青研究简介通过分子动力学模拟方法,研究沥青的结构与性质,可以深入了解沥青的微观行为,为改进沥青性能以及沥青相关产品的设计和工程应用提供理论支持。
研究目的•探究沥青分子的空间结构和形态•分析沥青分子之间的相互作用及影响因素•研究沥青在不同温度和压力下的行为•揭示沥青因分子结构变化引起的性能变化研究方法1.分子模型构建:–根据现有实验数据,构建沥青分子的原子级模型–考虑分子种类和比例,确定不同组份的分子模型2.模拟计算:–使用分子动力学模拟软件(如LAMMPS、GROMACS等)进行计算–设置系统参数,如模拟盒子大小、温度、压力等–运行模拟计算,获取沥青分子的运动轨迹和相互作用能3.结果分析:–对模拟得到的数据进行统计分析,如半径分布函数、键角分布等–分析不同条件下沥青分子的构象变化和性质变化–探究沥青分子结构与性能之间的关系研究结果1.沥青分子形态:–沥青分子由碳氢链构成,呈现线性和环形结构–分子尺寸大小在纳米级别,存在一定的分子尺寸分布2.分子相互作用:–Van der Waals力是沥青分子间相互作用的主要力源–碳氢键和氢键等也对分子结构和稳定性起到一定作用3.温度和压力影响:–随着温度的升高,沥青分子的动力学行为增强,分子排列更加紧密–压力的增加可导致沥青分子之间Van der Waals力的增大,分子结构更加紧密4.结构与性能关系:–种类和比例不同的沥青分子在结构上存在差异,对应不同性能–分子结构的变化会影响沥青的粘度、流变行为及耐久性等性能结论基于分子动力学的沥青研究提供了对沥青微观结构和性质的重要认识和理论支持。
通过分子模拟计算,能够揭示沥青分子行为的细微变化以及其对宏观性能的影响。
进一步研究将有助于优化沥青的配方设计和改进沥青相关产品的性能。
研究展望基于分子动力学的沥青研究还可以在以下方面展开: 1. 深入研究沥青的分子动力学行为,探索不同温度、压力及应力条件下的沥青分子结构和性质变化规律。
高分子材料的拉伸强度与断裂韧性研究摘要本文研究了高分子材料的拉伸强度和断裂韧性的相关性。
通过对不同高分子材料的拉伸实验和断裂韧性测试,我们得出了一些重要的结论。
本研究有助于深入了解高分子材料的机械性能,并为材料设计和应用提供参考。
引言高分子材料广泛应用于各个领域,如塑料制品、纤维材料和橡胶制品等。
在这些应用中,材料的拉伸强度和断裂韧性是非常重要的机械性能指标。
因此,研究高分子材料的拉伸强度和断裂韧性对于材料的开发和应用具有重要意义。
实验方法我们选择了三种常见的高分子材料A、B和C进行实验研究。
首先,我们使用拉伸实验仪对这些材料进行了拉伸实验,测量其拉伸强度和断裂伸长率。
然后,我们采用断裂韧性测试方法,通过对断裂表面的形态分析来评估材料的断裂韧性。
结果与讨论根据实验数据,我们得出了以下结论:1. 高分子材料A具有最高的拉伸强度,并且表现出很好的断裂韧性。
2. 高分子材料B的拉伸强度和断裂韧性较高,但低于材料A。
3. 高分子材料C的拉伸强度和断裂韧性较低,表现出较差的机械性能。
我们推测这些差异主要来自于材料的分子结构和聚合度。
高分子材料A具有较长的分子链,使得其相互作用更强,从而提高了拉伸强度和断裂韧性。
相反,高分子材料C的分子链较短,使得其相互作用较弱,导致了较低的机械性能。
结论本研究对高分子材料的拉伸强度和断裂韧性进行了系统性的研究。
通过实验和分析,我们得出了不同高分子材料的机械性能差异,并提出了一些材料设计和应用的建议。
这些研究结果对于高分子材料领域的科学研究和工程应用具有重要意义。
定量构效关系及研究方法定量构效关系及研究方法在新药研发领域中,构效关系是一个非常重要的研究方向。
定量构效关系研究涉及多个学科,主要关注分子结构与生物活性之间的定量关系,从而可以更好地理解药物分子的作用机制,加速新药研发过程。
定量构效关系研究需要综合运用化学、生物学、统计学等知识,以下是关于定量构效关系及研究方法的简介。
一、什么是构效关系?构效关系(structure-activity relationship,简称SAR)指的是分子结构与生物活性的定量关系。
其中,结构是指化合物的化学构成,包括它们之间的键和原子。
而活性是指化合物的生物学效应,可以用化合物在生物系统中产生的任何测量结果来描述。
构效关系可以帮助科学家们预测化合物的活性,从而设计新的化合物结构和合成路线,这些化合物可以更好地满足特定的药理学活性要求。
通过对不同化合物结构的定量构效关系的研究,可以为新药研发提供很多指导意见。
二、定量构效关系研究的步骤1、确定需要的生物活性我们需要确定要研究的化合物的特定药理活性。
可以在《药理学评论》(Pharmacological Reviews),《化学生物学杂志》(Chemical Biology),《生物健康科学》(Bioorganic & Medicinal Chemistry)等各种出版物中找到相关信息。
2、确定结构参数确定分子结构参数时,可以使用现有化合物的分类和命名法,例如糖苷化合物和脂肪酸酯类化合物和蛋白质(对于蛋白质,后述)。
一些常用的结构参数包括化合物的大小、氢键、芳香性、位置异性、甲基化、氧化和酯化等。
3、收集数据在确定需要的活性后,需要从各种文献和数据库中收集现有的数据。
这些数据可以是某种化合物结构的活性值,例如生物抑制浓度(IC50)、生物效价等,也可以是化合物的各种物化性质,例如溶解度、蒸汽压等。
4、数据处理数据处理是定量构效关系研究中非常关键的一步。
必须确定分子结构参数和生物活性之间的相关性。
霍夫梅斯特效应超分子水凝胶的机械强度下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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多酚类化合物与血清白蛋白相互作用的结构—结合力关系、理论模型和应用研究一、本文概述本文旨在全面探讨多酚类化合物与血清白蛋白之间的相互作用,深入研究其结构-结合力关系,并构建相关的理论模型。
我们还将探讨这一相互作用在生物医学、药物设计以及营养学等领域的应用。
多酚类化合物广泛存在于自然界中,如茶、红酒、水果和蔬菜等,具有抗氧化、抗炎、抗癌等多种生物活性。
血清白蛋白则是人体血浆中最主要的蛋白质之一,负责运输多种小分子物质。
因此,研究多酚类化合物与血清白蛋白的相互作用,不仅有助于深入理解这两种重要生物分子的性质和功能,还有望为相关领域的实际应用提供新的思路和策略。
在本文中,我们将首先综述多酚类化合物与血清白蛋白相互作用的研究进展,包括其结合机理、影响因素以及调控方式等。
接着,我们将通过一系列实验手段,如光谱学、热力学和动力学分析等,深入研究多酚类化合物与血清白蛋白的结构-结合力关系,揭示其相互作用的本质和规律。
在此基础上,我们将构建相关的理论模型,以进一步解释和预测这一相互作用的行为和性质。
我们将探讨多酚类化合物与血清白蛋白相互作用在生物医学、药物设计以及营养学等领域的应用前景,以期为相关领域的实践提供有益的参考和借鉴。
二、多酚类化合物与血清白蛋白的相互作用多酚类化合物与血清白蛋白的相互作用是一个复杂而有趣的过程,涉及分子识别、结合力形成以及可能的生物学效应。
这种相互作用不仅影响多酚类化合物的生物利用度和分布,还可能对血清白蛋白的结构和功能产生影响。
多酚类化合物与血清白蛋白的相互作用主要依赖于两者的分子结构和性质。
多酚类化合物通常具有多个酚羟基,这些酚羟基可以通过氢键、疏水相互作用和π-π堆积等方式与血清白蛋白的氨基酸残基相互作用。
血清白蛋白作为一种重要的血浆蛋白,其表面含有丰富的极性和非极性氨基酸,如赖氨酸、精氨酸、色氨酸等,这些氨基酸残基为多酚类化合物提供了结合位点。
为了深入理解多酚类化合物与血清白蛋白的相互作用机制,研究者们建立了一系列理论模型。
第三十二讲类系化合物构效关系研究案例分析徐静安;贺少鸱;商照聪【期刊名称】《上海化工》【年(卷),期】2018(043)012【总页数】5页(P12-16)【作者】徐静安;贺少鸱;商照聪【作者单位】;;【正文语种】中文多年来参与一些项目的评审,研究生论文的答辩,相关专业文献的查阅等,笔者感受到随着计算机软硬件技术的发展,20世纪80年代以来,化合物的定量结构-活性/性质相关性(简称构效关系,英文缩写QSAR/QSPR)逐渐成为研究的热点。
2018年2月7日上午,笔者应邀参加在华谊集团大厦举办的煤基多联产工程中心和计算化学化工工程中心技术委员会的年度会议,会上,计算化学也受到了工程界的重视。
上海化工研究院科研工作也进行了相应的安排、探索。
2006级硕士研究生贺少鹏,其学位论文“有机污染物的正辛醇/水分配系数预测及QSPR研究”,导师是徐大刚、刘刚二位教授级高工。
笔者作为研究生办公室顾问一直跟踪项目和参与讨论。
2009年3月笔者还从贺少鹏处借阅《化学计量学方法》,阅读后2011年网购了几本赠与有关专业人员学习、应用。
2012年又阅读了商照聪、贺少鹏的论文“有机污染物分配系数(正辛醇/水)预测软件比较研究”。
2013年院部采购了IBM高性能小型机;2014年,购置了DPS软件,还和上海应用技术大学共建共享配置了VASP软件;2015年院部购置了Gaussian软件。
此外,研究院还在2013年和2014年针对性地招聘了量子化学软件应用的专业人员。
在材料、生物、环境等科学领域,构效关系研究在宏观、介观及微观层面展开,本文讨论的是分子尺度的化合物构效关系。
一、建立构效关系模型的主要步骤根据《有机污染化学》(王连生编著),建立QSPR/QSAR模型的主要步骤见图1。
具体如下:1 训练集化合物的选择图1 建立QSAR/QSPR模型的主要步骤根据一定的统计标准和结构标准选择类系化合物,作为建模的训练集。
化合物选择的条件为:统计上的随机性、结构上的代表性和全面性,以及性质/活性数据的可获得性。
双原子理想气体的转动自由度双原子理想气体的转动自由度1. 引言在物理学中,理想气体被定义为分子之间没有吸引力和斥力,并且分子的体积可以忽略不计的气体。
在理想气体中,分子的运动方式包括平动、转动和振动。
本文将重点讨论双原子理想气体的转动自由度,并探讨其对气体性质的影响。
2. 双原子理想气体的转动自由度双原子理想气体的分子由两个原子组成,因此其转动自由度相对复杂。
根据统计力学的理论,双原子分子具有三个转动自由度,分别是绕质心的三个轴的旋转。
这三个自由度分别对应着分子沿着不同的转动轴进行旋转运动。
3. 转动自由度对气体性质的影响双原子理想气体的转动自由度对气体的性质有着重要的影响。
转动自由度会影响气体的热容量。
根据热力学理论,转动自由度会导致气体的摩尔热容量增加1/2R,其中R为气体常数。
转动自由度还会影响气体的热传导性质。
由于转动自由度的存在,分子间会出现额外的碰撞,从而增加了气体的热传导性能。
4. 个人观点和理解对于双原子理想气体的转动自由度,我认为它是气体分子运动的重要组成部分,其存在对气体的整体性质有着重要的影响。
通过深入研究转动自由度,我们可以更好地理解气体的热力学性质,并且为相关技术和应用提供理论支持。
5. 总结双原子理想气体的转动自由度是气体分子运动的重要组成部分,对气体的热容量和热传导性质有着重要的影响。
通过研究转动自由度,我们可以更深入地理解理想气体的性质,为相关领域的发展提供理论支持。
在完成以上内容的基础上,我将进一步扩展文章内容,以确保其深度和广度兼具,让您更全面、深刻地理解双原子理想气体的转动自由度。
双原子理想气体的转动自由度是气体分子运动的重要组成部分,在探讨其对气体的性质和行为的影响时,我们不仅需要了解其基本概念和热力学性质,还需要进一步探讨其在不同条件下的变化和应用。
在本节中,我们将进一步扩展双原子理想气体的转动自由度,探讨其在不同环境中的变化和相关领域的应用。
双原子理想气体的转动自由度在不同温度和压力下会发生变化。
第36卷第2期2008年3月河南师范大学学报(自然科学版)JournalofHenanNormalUniversity(NaturalScience)
VoZ.36No.2
Mar.2008
文章编号:1000一2367(2008)02--0054--03
胆甾相液晶材料相变与分子构造相关性的机械旋转模型研究
马恒1,孙瑞芝1,李振新2(1.河南师范大学物理与信息工程学院,河南新乡453007;2.新乡医学院生命科学系,河南新乡453003)摘要:首次报告利用液晶分子的机械旋转模型研究胆甾相液晶材料相变与分子构造相关性的研究结果.通过对不同质量的系列胆甾相液晶材料的研究,发现材料的相变温度随着分子的变长而降低.我们利用液晶分子的机械旋转模型给予了很好的解释.该研究拓宽了液晶分子机械旋转模型的应用范围.关键词:胆甾相液晶;机械模型;相变中图分类号:0753.2文献标识码:A
液晶的相变温度对液晶材料的利用价值起着至关重要的作用,所以对液晶相变问题的研究一直都是首要问题,特别是近些年,计算机模拟技术的发展为液晶材料的相变预测提供了极大的方便.而关于分子的相变与分子结构的关系,通常认为,分子的结构是影响液晶材料相变温度的主要因素,大多数研究者仅关注分子结构之间的比较,很少就分子本身的运动状态而引起的相变温度差异原因进行探究.液晶物质作为一种自发有序排列的特殊物质相,无论是在近晶相或者是在向列相,分子都处于一种高速的旋转状态.根据一般的力学规律,物体做自由旋转时总是要以转动惯量最小(或最大)的主轴为旋转轴实施旋转才能达到稳定状态.由于液晶分子的自发有序性,液晶分子将总是以转动惯量最小的主轴为旋转轴实施旋转[1].许军[21等对液晶分子的内部结构进行了研究,利用半经验分子轨道法对有关参量进行了计算,为该模型的定量研究提供了可能性.之后,TORIYAMA等又提出了液晶材料的机械弦共振模型[3],进一步研究了近晶相液晶的多相现象及其相变温度的特性.马恒等针对向列相向各向同性相等高温相变以及多相液晶,对该模型进行了发展‘‘-71.在前面的工作中我们研究了氟原子的侧基置换效果[5],以及含氟三环液晶材料相变与分子构造的相关性[8].本论文从转动惯量人手就胆甾相液晶的相变与分子构造的稳定性之间的相关性进行研究.
1研究对象图1和表1列出了研究对象的分子结构、分子量以及从胆甾相向向列相(ChI)的相变温度.该研究考察了侧链烃基由短到长共14种胆甾液晶材料,即烃基的碳原子数n从0到13的系列化合物的相变温度与分子构造的关系.CH3(CH)(CH2)3(CH)(CHs)2
cl'H2*I图1胆甾相液晶的分子构造图
收稿日期:2006—12—30;修回日期:2007一05—10基金项目:河南省教育厅自然科学基金(2006140007)作者简介:马恒(1963一),男,河南方城人,河南师范大学副教授,博士,主要从事液晶材料研究.
万方数据第2期马恒等:胆甾相液晶材料相变与分子构造相关性的机械旋转模型研究55
2计算过程液晶分子的机械旋转模型是将长棒状的液晶分子看作一个高速旋转的机械转子,机械转子的力学特性,旋转姿态等特性影响着液晶相的稳定性,即液晶相变温度的高低.该模型是由分子的结构出发来研究液晶相结构的一种模型.我们通过该模型对胆甾相液晶进行了模拟.利用半经验分子轨道法(winMOPAC2002)计算出了基本的物理参量,如:绕分子三个轴的转动惯量厶,b,Jc.结合胆甾相液晶的相变温度,从分子的转动惯量入手,研究旋转系统的形状,分析分子稳定的相结构.
3结果与讨论本文通过机械转动模型对胆甾液晶材料的分子进行了模拟.通过分子轨道法计算出了转动惯量,结合系列胆甾相液晶相变温度值(Tc¨)对液晶材料的相结构进行分析,两者之间的关系如图2所示.图2描述了系列化合物胆甾相液晶的转动惯量(k)与相变温度(Tc.,)之间的总体关系.从图2我们可以看出,在该系列化合物中除了前两个化合物有点例外,从n=3开始,该系列化合物随着烃基的前值的增加,相变温度随着转动惯量(k)的增大呈锯齿形下降.且咒为3、5、7、9…时的相变温度比与他相邻的竹为2、4、6…时的相变温度高(当竹>10时温度的降低梯度较小),这是由于分子的结构决定的,当行为奇数时,烃基中的碳氢原子质量绕分子旋转长轴的对称性较恕为偶数时要好一些,分子的旋转状态也比较稳定.该效应与Lenz等人指出的相变温度与间距基长呈奇偶相符.图中的断线与点线分别描述了咒为奇数和偶数时的相变温度与转动惯量(L)的关系.从图中可以发现,在分子的排列结构相同的情况下(以都取偶数或奇数时),随着分子转动惯量的变大,相变温度在降低.
表1胆甾相液晶的分子量和ChI相变温度
Tc^,/K333.65367.65384.95386.15374.65374.65368.65369.65365.15365.65363.15360.95357.95357.25Ⅳ104kg+m2口表示全部数据的锯齿状分布,断线和点线分别表示n取奇数和偶数时分子的转动惯量与相变温度的相关性.图2系列胆甾相液晶的转动惯量与相转移温度的相关性在液晶分子的机械旋转模型理论中[1],硬的分子骨骼作为转子,在转子高速旋转时,软的侧链首尾相接,相互缠绕,形成了液晶的层间部分,而这时转子的结构,例如硬的骨骼的弹性以及转动惯量就决定着转子转动状态,进而决定近晶相的相稳定性,旋转状态稳定的转子,导致液晶相稳定,因而具有高的相变温度,相反将导致低的相转移温度.本系列化合物中,都是容易形成层状螺旋液晶相的分子结构,因此分子两端的侧链的缠扰与否决定相变的稳定性.对比右端的长链,左端链结构较短时,相当于一端固定,一端是自由的,因此分子的旋转运动较自由,容易发生分子骨骼间的碰撞,导致运动不稳定,相变温度就不符合奇偶规律,出现了n=0和n=1时的例外.当n>9之后,骨骼两端的长链对比,长度与质量相比差别变小,此时的分子两端都发生长链缠扰,因此,5937l593715957
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万方数据56河南师范大学学报(自然科学版)2008年
分子的相变温度或者说分子的转动主要是骨骼的转动,相变温度的差异(温度梯度)也就不太明显.这与我们的前期工作结果是一致的嘲.这也验证了我们预测的该模型也可以应用于其它的液晶相变温度的解释与说明.
4结论在本论文中,从分子的转动惯量出发,利用机械旋转模型研究了系列胆甾相液晶的相变温度与分子结构之间的相关性.结果表明结构对称性比较好的分子,具有稳定的旋转状态,因此有比较高的相变温度;对于结构相同的系列化合物随着分子转动惯量的增大,相变温度在降低;这与我们前期的工作结果是一致的.
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—1487..MaH,XuJ,OkadaH,eta1.Amechanicalmodelstudyoncorrelationsofliquidcrystalphaseanddynamicparametersinlinearmolecules[J].JpnJApplPhys,2004,43(5A)12626--2627.
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StudyofMechanicalRotationalModelonRelationshipbetweenPhaseTransitionandMolecularStructureinCholestericLiquidCrystals
MAHen91,SUNRui—zhil,LIZhen-xin2
(1.CollegeofPhysicsandInformationEngineering,HenanNormalUniversitytXinxiang453007・Chinal2.DepartmentofLifeScienceandTechnology,XinxiangMedicalColiege,Xinxiang453003,China)
Abstract:Anovelresearchresultonrelationshipbetweencholestericliquidcrystalphaseandmolecularstructureis
pres-
entedfirstly.Byinvestigatingaseriesofhomologouscholestericliquidcrystalmaterials,itisfoundthatthecholestericliquid
crystalphasetransitiontemperaturesreducealongwithchangelengthofthemolecules.Thephasebehaviorisexplainedcom—