本文關(guān)鍵詞：二維活性膠體動(dòng)力學(xué)

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【摘要】：上世紀(jì)以來(lái)軟物質(zhì)的研究出現(xiàn)了快速的發(fā)展。由于擁有與眾不同的性質(zhì)及豐富的科學(xué)內(nèi)涵,軟物質(zhì)日漸成為物理學(xué)乃至其他科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。作為一種典型的軟物質(zhì),膠體能夠呈現(xiàn)豐富多彩的相和相變,在凝聚態(tài)物理及物理化學(xué)等領(lǐng)域是理想的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)模擬也被廣泛的應(yīng)用于膠體系統(tǒng)物理性質(zhì)的研究。通過(guò)數(shù)值模擬,可以獲取大量近似理論無(wú)法得到或現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)中難以實(shí)現(xiàn)條件下的物理性質(zhì)。大量的實(shí)驗(yàn)和理論研究都曾集中于對(duì)膠體平衡態(tài)性質(zhì)的研究。最近二十年,膠體的非平衡態(tài)動(dòng)力學(xué)特性,尤其是非平衡態(tài)輸運(yùn)特性也得到了系統(tǒng)研究。本文首先綜述了帶電膠體和磁化膠體動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的研究進(jìn)展,特別是計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果。最近,活性膠體引起了廣泛關(guān)注�；钚阅z體粒子之間有自推進(jìn)形式的相互作用存在,系統(tǒng)中會(huì)出現(xiàn)有限尺寸的團(tuán)簇。生命體自組織行為的發(fā)生與活性膠體中團(tuán)簇的出現(xiàn)存在緊密的關(guān)聯(lián),并且其自組織行為通常發(fā)生在非平衡態(tài)下。故有必要對(duì)處于非平衡條件下活性膠體的動(dòng)力學(xué)行為,尤其是動(dòng)力學(xué)自組織團(tuán)簇的形成進(jìn)行深入研究。另外,生命體所處的空間中廣泛分布著電磁場(chǎng),同時(shí)許多生物組織是在無(wú)序背景下由具有電磁屬性的膠體有序構(gòu)成的。因此通過(guò)探索交直流外場(chǎng)下活性帶電和磁化膠體系統(tǒng)在無(wú)序襯底上的動(dòng)力學(xué)性質(zhì),可以從微觀角度揭示膠體、軟物質(zhì)乃至生物分子的活性和自組織機(jī)理,并為應(yīng)用上如何利用交直流外場(chǎng)控制和調(diào)節(jié)生物活性及自組織提供指導(dǎo)。本文利用朗之萬(wàn)分子動(dòng)力學(xué),系統(tǒng)研究了無(wú)序點(diǎn)釘扎襯底上二維活性磁化膠體系統(tǒng)的非平衡態(tài)動(dòng)力學(xué)性質(zhì),并發(fā)現(xiàn)了豐富的動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象。當(dāng)磁場(chǎng)垂直于系統(tǒng)平面時(shí)發(fā)現(xiàn):隨著襯底釘扎強(qiáng)度的提高,膠體在脫釘點(diǎn)附近會(huì)發(fā)生從彈性晶體運(yùn)動(dòng)到彈性近晶運(yùn)動(dòng)再到塑性流動(dòng)的動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)變;隨著襯底釘扎強(qiáng)度的進(jìn)一步提高,運(yùn)動(dòng)團(tuán)簇開始在塑性流動(dòng)中形成,并伴隨臨界釘扎力出現(xiàn)峰值效應(yīng),即隨釘扎強(qiáng)度先增加后減小。另外還發(fā)現(xiàn):隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的提高,即膠體粒子間相互作用強(qiáng)度的增強(qiáng),臨界釘扎力逐漸減小,膠體會(huì)發(fā)生從塑性流動(dòng)到彈性近晶運(yùn)動(dòng)再到彈性晶體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)變。運(yùn)動(dòng)團(tuán)簇也會(huì)在塑性環(huán)境中形成。隨著勒納德——瓊斯勢(shì)強(qiáng)度的提高,系統(tǒng)在彈性晶體相、彈性近晶相及塑性流動(dòng)相之間重復(fù)出現(xiàn),并伴隨有團(tuán)簇的形成與消失。當(dāng)磁場(chǎng)平行于二維活性磁化膠體平面時(shí)發(fā)現(xiàn):系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)鏈狀團(tuán)簇,且隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加,短鏈增長(zhǎng),束鏈開始出現(xiàn);臨界釘扎力隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加而減小,但隨著無(wú)序點(diǎn)釘扎強(qiáng)度的增加而增加。另外還發(fā)現(xiàn):隨著外加驅(qū)動(dòng)力的提高,運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的鏈狀團(tuán)簇更加明顯,束鏈增多,表明粒子之間的關(guān)聯(lián)會(huì)隨著外驅(qū)動(dòng)力的增加而增強(qiáng)。點(diǎn)釘扎無(wú)序會(huì)破鏈狀團(tuán)簇,破壞程度隨著點(diǎn)釘扎強(qiáng)度增加而增強(qiáng)。無(wú)序和溫度間的競(jìng)爭(zhēng)將導(dǎo)致團(tuán)簇的聚集融化轉(zhuǎn)變。上述研究結(jié)果有助于理解生物活性及自組織機(jī)理,并為實(shí)驗(yàn)上利用外場(chǎng)控制和調(diào)節(jié)生物活性及自組織提供參考。
【關(guān)鍵詞】：活性膠體 彈性晶體運(yùn)動(dòng) 彈性近晶運(yùn)動(dòng) 塑性流動(dòng) 運(yùn)動(dòng)團(tuán)簇
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O648.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 軟物質(zhì)10-15
• 1.1 軟物質(zhì)簡(jiǎn)介10-11
• 1.2 軟物質(zhì)的應(yīng)用11-13
• 1.3 軟物質(zhì)的非平衡態(tài)動(dòng)力學(xué)自組織13-15
• 2 膠體15-25
• 2.1 膠體簡(jiǎn)介15-17
• 2.2 膠體的基本性質(zhì)17-19
• 2.3 膠體間的相互作用19-22
• 2.4 膠體自組織與團(tuán)簇的形成22-23
• 2.5 膠體系統(tǒng)的分子動(dòng)力學(xué)模擬23-25
• 3 二維膠體系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性25-68
• 3.1 帶電膠體系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性25-35
• 3.1.1 無(wú)序釘扎襯底上帶電膠體系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性25-31
• 3.1.2 周期性釘扎襯底上帶電膠體系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性31-33
• 3.1.3 準(zhǔn)周期性釘扎襯底上帶電膠體系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性33-35
• 3.2 磁化膠體系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性35-42
• 3.2.1 無(wú)序釘扎襯底上磁化膠體系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性35-39
• 3.2.2 周期性釘扎襯底上磁化膠體系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性39-41
• 3.2.3 準(zhǔn)周期性釘扎襯底上磁化膠體系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性41-42
• 3.3 活性帶電膠體系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性42-51
• 3.4 活性磁化膠體系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性51-68
• 3.4.1 磁場(chǎng)垂直于系統(tǒng)平面時(shí)活性磁化膠體的動(dòng)力學(xué)特性51-61
• 3.4.2 磁場(chǎng)平行于系統(tǒng)平面時(shí)活性磁化膠體的動(dòng)力學(xué)特性61-68
• 4 結(jié)論68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果73-74
• 致謝74

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1 姬晨;二維活性膠體動(dòng)力學(xué)[D];鄭州大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：1120039