高分子链穿越折线型纳米孔与平面上多价态高分子链吸附的动力学.pdf

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1、UniversityofScienceandTechnologyofChina石从彳：、论论文题目高分子链芽越析钱型纳米孔与早面上多命惠高分子键吸附的鲂力学作者姓名减苦学科专业分子化学与物理导师姓名故棱完成时间硕士学位论文高分子链穿越折线型纳米孔与平面上多价态高分子链吸附的云另学作者姓名：王俊芳学科专业：高分子化学与物理导师姓名：罗开富教授完成时间：二〇一五年五月UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformaster'sdegreeDyna

2、micsofPolymerTranslocationThrouhgKinkedNanoporesandMultivalentPolymerAdsorptionontheSurfaceAuthor:JunfangWangSpeciality:PolymerChemistryandPhysicsSupervisor:Prof.KaifuLuoFinishedTime:2015中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行研宄工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文

3、中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：王滅签字曰期：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一

4、致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。公开口保密年作者签名：王卷苦导师签名：签字日期：。‘（于签字日期：■摘要摘要在实际的材料应用过程中和生物体内，高分子的受限都是一个非常普遍的现象。高分子的受限行为可以分为一维受限、二维受限和三维受限三个类型。近年来，高分子在受限环境中的动力学和构象受到了广泛而深入的研究。一方面它能够帮助我们更好地理解许多生物学现象；另一方面，它在某些前沿的科技领域有着光明的应用前景，比如，高分子穿越纳米孔道动力学的研究对下一代基因测序技术的发展就起着至关重要的作用。本文采用计算机模拟

5、的方法，对高分子穿越折线型纳米孔道的动力学和含有多配体高分子链的吸附动力学和构象进行了研宄。下一代基因测序技术发展的一个关键问题是，如何有效地降低的穿孔速率，使上的碱基单元能够一个一个的穿过纳米孔，从而可以被准确的检测出来。本文的第三章中，应用二维朗之万动力学的模拟方法，我们对外加电场力驱动下高分子链穿越折线型纳米孔道的动力学行为进行了研究。由于高分子链和孔道墙粒子存在着较强的相互作用力，因此，和穿越直线型纳米孔道相比，高分子链穿越折线型纳米孔道的动力学有显著的变化。在模拟中，我们釆用了五种不同的折线型纳米

6、孔道，每一种类型的纳米孔都对应着一个弯曲角沒。我们对高分子链的穿孔时间和穿孔成功率与的变化关系进行了研究。和直孔相比，折线型纳米孔的穿孔时间会随着角的增大而显著的增长，穿孔速率得到了有效的降低，这个结果跟之前的实验是相一致的。本文的第四章，我们对含有多个配体的高分子链在含有多个受体的膜表面上的吸附行为进行了研宄。早在年，哈佛大学的教授等人研究发现，多个相同配体受体的相互作用普遍存在于生物体内，并提出了生物体内的多价态结合（的理论。这个理论认为，生物分子或者生物表面之间的结合，是瞬时的多配体受体的多价态作用的

7、结果。尽管多种多配体高分子已经被合成出来并且对它的吸附行为进行了大量的实验研究，但是，多价态理论的物理机理依然不明确。教授等人研究发现，多配体高分子链或者是多配体纳米粒子，对含有多个吸附位点的膜的吸附具有选择的特性。我们的研宄结果，跟他们的理论和实验工作是相吻合的。除此之外，我们发现，对于￠的链，当平面的受体密度增大的时候，高分子链的均方末端的会出现一个极大值。当链上的配体密度增加到的时候，极值点所对应的会减小。分子链的尺寸和链长也是有一定的标度关系的。标度指数会随着的增大而减小。随着的增加，吸附达到平衡所

8、需要的时间会逐渐减少。但是，当增大到一定程度的时候，吸附达到平衡所需要的时间将不再随着中的增大而降低。关键词：朗之万动力学，折线型纳米孔，穿孔动力学，多价态结合，选择性吸摘要附，标度指数，吸附动力学ABSTRACTABSTRACTThephenomenonofpolymerconfinedcanbeeasilyfoundintheapplicationofmaterialsandinbiology.Polymer