设计微纳米流体器件的表面图案来调控高分子链构象

The conformation change of a polymer chain under confinement has been well studied in recent years. The subject also has wide range of applications in many fields such as fluid mechanics, chemical engineering, material science, pharmaceutical and biological research, etc. Therefore, it is important to understand the underlying physics by theory and simulation. Most research studies　up to date have assumed the surface properties of the confining plane are homogeneous. In this research project, we will extend studies to inhomogeneous surfaces. We will focus on the relation between the polymer conformation and the surface pattern, and explore polymer chains with different properties. We will use the Dissipative Particle Dynamics as our main simulation tool. For applications, we will study the separation of wormlike chains of different length and helix wormlike chains of opposite chirality in micro- and nanofluidic devices, by designing suitable surface pattern. Our research results should be able to provide a clear physical picture of the conformation change of a polymer chain due to the surface pattern. Furthermore, our results could be of help in designing better micro- or nanofluidic devices for polymer separation.

高分子链在平面受限情况下的构象变化近年来受到广泛的重视，在包括了流体力学、化学工程、材料科学、生物医药等众多领域都有着广泛的应用，因此对于这个体系的理论模拟研究具有重要意义。目前的研究集中在平面具有均匀的表面性质，本项目拟运用耗散粒子动力学的模拟方法，探索非均匀表面对于不同性质高分子链构象的影响，重点考察条纹状图案表面性质与高分子链构象之间的关系。在实际应用方面，设计表面图案来实现具有不同手性的螺旋蠕虫链和不同长度的蠕虫链在微米纳米流体器件中的分离。预计研究结果将对表面图案对高分子构象的影响提供清楚可靠的物理图景，帮助设计可行的微米纳米流体器件，提高分离效率。

高分子链在平面受限情况下的构象变化近年来受到广泛的重视，在包括了流体力学、化学工程、材料科学、生物医药等众多领域都有着广泛的应用，因此对于这个体系的理论模拟研究具有重要意义。目前的研究集中在平面具有均匀的表面性质，本项目运用耗散粒子动力学的模拟方法，探索非均匀表面对于不同性质高分子链构象的影响，重点考察条纹状图案表面性质与高分子链构象之间的关系。在实际应用方面，设计表面图案来实现具有不同手性的螺旋蠕虫链和不同长度的蠕虫链在微米纳米流体器件中的分离。同时将研究课题推广到非圆形管道中的简单和复杂流体，研究了不同几何形貌对于流体动力学行为的影响。课题组以第一或通讯作者发表SCI论文20篇，包括1篇Nature，1篇Nat. Commun.，和1篇Phys. Rev. Lett.。