杂双子表面活性剂自组装行为的分子模拟研究

Owing to apparent asymmetry and greater adjustability in the molecular structure, the self-assembly behaviors of heterogemini surfactants are more complex and resulting morphologies are more diverse than those symmetric analogs. Basic research on the self-assembly behaviors of such a system will certainly contribute to a thorough understanding of self-assembly mechanism on molecular level and play an important role in building molecularly ordered aggregates with novel structures. By means of dissipative particle dynamics (DPD) simulation and aimed at heterogemini surfactants, this project is focused on their self-assembly behaviors in solutions and interfaces to explore and find the key factors during the whole process, besides, mutual conversion and correspondence between simulation and realistic systems is achieved through mathematical model based on statistical regression and particular mapping relation in DPD method. Results can provide necessary theoretical guidance for enhancing, exploiting and extending applications of this system.

杂双子表面活性剂由于在分子结构上具有明显的不对称性和更大的可调节性，其自组装行为较之对称型双子表面活性剂更为复杂，相应的自组装结构也更加丰富多样。因而针对此类体系的自组装行为所开展的基础性研究必将有助于从分子水平上对自组装机理进行深入理解与认识，并在构筑具有新颖结构的分子有序聚集体等方面发挥重要的作用。本项目以耗散粒子动力学模拟方法为主要研究手段，以杂双子表面活性剂体系为主要研究对象，以其在溶液与界面中的自组装行为为主要关注点，深入发掘其中的关键影响控制因素；此外，通过统计回归数学模型与耗散粒子动力学方法所特有的对比化关系实现模拟体系与实际体系之间的相互转化对应。研究结果能够为进一步提升此类物质的应用价值、挖掘其应用潜力和扩展其应用领域提供必要的理论指导。

杂双子表面活性剂由于在分子结构上具有明显的不对称性和更大的可调节性，其自组装行为较之对称型双子表面活性剂更为复杂，相应的自组装结构也更加丰富多样。因而针对此类体系的自组装行为所开展的基础性研究必将有助于从分子水平上对自组装机理进行深入理解与认识，并在构筑具有新颖结构的分子有序聚集体等方面发挥重要的作用。.本项目以耗散粒子动力学模拟方法为主要研究手段，以Cm-P-N-Cn型杂双子表面活性剂体系为主要研究对象，以其在溶液与界面中的自组装行为为主要关注点，深入发掘其中的关键影响控制因素。结果表明，其在水溶液中形成了球状、柱状、平面网格、层状、蜂窝状、以及一维孔道、二维孔道和三维孔道等多种自组装结构，较之相应的对称型双子表面活性剂更为多样。所有模拟体系均随表面活性剂浓度的逐步上升而呈现出“球状—柱状—平面网格—三维孔道—层状—二维孔道—一维孔道”的结构转化规律。当m n时，疏水链长度对于自组装行为有着显著影响。此外，Cm-P-N-Cn分子内部各功能基团与水分子间的相互作用强弱和亲近程度可通过径向分布函数来定量描述。而在油水界面上，常规的平整界面和油包水、水包油微乳均可在一定条件下形成。与Cm-P-N-Cn浓度、油-水比例相比，疏水链长对于Cm-P-N-Cn分子在油-水界面上的自组装形态以及界面的整体形态影响较小。Cm-P-N-Cn分子结构上的不对称度主导其临界胶束浓度和界面效率，而Cm-P-N-Cn的浓度和疏水链长则共同影响着界面厚度。.研究结果能够为进一步提升此类物质的应用价值、挖掘其应用潜力和扩展其应用领域提供必要的理论指导。.