發(fā)布時間：2021-11-18 09:29

　　以有機(jī)化合物的模板誘導(dǎo)沉積實驗為例,介紹了蒙特卡洛模擬在分子模擬教學(xué)中的應(yīng)用。本實驗在有機(jī)化合物誘導(dǎo)沉積實驗的基礎(chǔ)上,將誘導(dǎo)沉積實驗、蒙特卡洛模擬方法系統(tǒng)綜合在一個實驗教學(xué)中,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)蒙特卡洛模擬方法的同時,更直觀、形象地理解分子間相互作用對有機(jī)分子聚集形貌的影響,加深學(xué)生對有機(jī)分子自組裝概念的理解。通過實際上機(jī)操作,學(xué)生還能初步了解Dev-C++,RasMol等相關(guān)軟件的使用,并加深學(xué)生對結(jié)構(gòu)化學(xué)及計算化學(xué)課程相關(guān)知識的理解。 

【文章來源】：化學(xué)教育(中英文). 2020,41(14)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

蒙特卡洛模擬流程(a)及事件列表(b)

(1)首先構(gòu)建40a×40a×30a(其中a為格子參數(shù))的三維空間體系,在體系中初始化40a×40a×2a的空間作為SiO2基底,隨后在三維基底中間構(gòu)建寬度8a×8a×4a的金點模板,體系中其他點位為有機(jī)分子的可聚集區(qū)域(圖2)。整個體系中所有空間點位都由屬性參數(shù)site(x,y,z)和相互作用參數(shù)p(x,y,z)進(jìn)行標(biāo)記。site(x,y,z)=0表示此坐標(biāo)位置為空,site(x,y,z)=1表示此坐標(biāo)位置被有機(jī)分子占據(jù)。有機(jī)分子可擴(kuò)散到的點位 p(x,y,z)= ε pp , 基底SiO2空間處的p(x,y,z)為 ε ps / ε pp , 金點處的p(x,y,z)為 ε pg / ε pp , 因此相鄰點位粒子的相互作用能可直接由2個坐標(biāo)的相互作用參數(shù)p(x,y,z)相乘得到。圖2 誘導(dǎo)沉積體系(灰色球代表SiO2基底,黃色球代表金點,

圖3 體系(εpp=0.2)分別在沉積(a)100,(b)500,(c)1 000和(d)1 500個有機(jī)分子時的聚集形貌(2)在每個沉積事件中,新進(jìn)入體系的有機(jī)分子沿垂直基底的方向進(jìn)行沉積,當(dāng)在z方向上碰到其他粒子時,沉積粒子停止運動,新添加的有機(jī)分子固定在此點位上,沉積過程結(jié)束。為了提高計算效率,本實驗中有機(jī)分子的沉積速率簡化為每成功運行10 000個蒙特卡洛循環(huán),在體系中沉積一個新的有機(jī)分子。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]分子模擬實驗課程建設(shè)的探索與實踐[J]. 張恒,馬瑩,劉剛,張冬菊,宋其圣,苑世領(lǐng).  大學(xué)化學(xué). 2019(09)
[2]Monte Carlo模擬研究有機(jī)分子的模板誘導(dǎo)定位沉積[J]. 劉剛,張恒,苑世領(lǐng),劉成卜.  中國科學(xué):化學(xué). 2015(12)



本文編號：3502648