模拟研究高分子经微管道的输运和分离

模拟高分子链经微管道的输运,研究Rouse和Zimm链经管道的移位时间与链长、驱动力的标度关系，探索流体动力学作用对标度的影响。研究均聚高分子的输运规律与链与管道相互作用的关系，揭示相互作用改变链输运动力学性质的本质。模拟嵌段高分子和无规共聚高分子在不均匀管道中的输运，研究实现链选择性通过管道的条件。模拟包含不同结构高分子的多链系统在电场力作用下的不均匀微管道输运，研究管道对高分子链的开关作用以及临界驱动力与链结构的关系，提出高效分离链的理论方法。研究得到高分子在微管道输运的各种标度关系，阐明其动力学本质，合理解释一些实验结果，探索利用链与管道的相互作用分离不同的高分子链，提出分离链的实验方法。研究成果有助于研究蛋白质、糖通过生物膜，RNA透过核膜等生命过程，有助于研究DNA的快速分离和检测，对凝聚态物理的基础理论研究及生物技术的研究有重要的意义。

本项目主要研究了高分子链通过小孔或管道的动力学过程和规律。我们研究了高分子链的移位时间与链长、驱动力的标度关系，探索了链与管道相互作用和流体动力学作用对标度关系的影响，揭示了高分子穿孔动力学依赖于相互作用的物理原理。模拟了均聚高分子和嵌段高分子在人工设计的管道中的输运，得到了链选择性通过管道的条件，研究了管道对高分子链输运的开关作用，提出了高效分离链的理论方法。研究了嵌段高分子通过复合管道的输运，用自由能轮廓的理论解释了模拟结果，探索了利用人工复合管道控制高分子链的运动。研究了环境，特别是空间中的纳米粒子，对高分子穿孔过程的影响，指出了纳米粒子影响高分子穿孔的物理原因，得到了新的高分子穿孔规律。本项目的研究成果有助于研究蛋白质、糖通过生物膜，RNA透过核膜等生命过程，有助于研究DNA的快速分离和检测，对凝聚态物理的基础理论研究及生物技术的研究有重要的意义。