二维高分子链形态及标度关系的计算机模拟

  真实的实验是不能直接测定高分子的尺寸的。这是因为聚合物不能气化,要研究单个高分子链的形态及尺寸问题,必须借助于溶液,即,把聚合物溶解到溶剂中形成稀溶液,使高分子均匀分散在溶剂中,且相互距离较远。在真实实验中,主要(只能)是利用高分子形态和尺寸对高分子稀溶液性质的影响以及在溶液性质上的表现,间接利用溶液性质来研究高分子形态、测定其尺寸。高分子链初始形态——伸直链   自回避行走链模拟
  一、教学内容
  初步了解四位置模型和键长涨落算法,以及本实验采用的改进型四位置模型在程序编写时的优越性;学会用改进型四位置模型模拟二维空间中不同长度的自回避行走链(SAW)和无规行走链(RW),并计算两种链的均方末端距、均方回转半径与聚合度的标度关系(图1、图2)。
  通过本实验的学习,学生可初步了解计算机模拟法在高分子科学中的应用,了解高分子链形态及其数学描述方法,以及SAW链和RW链在形态及其特征上的差别。
  二、功能及效果
  “二维高分子链形态及标度关系的计算机模拟”是结合Nobel物理奖获得者de Gennes的理论工作而开设的一个分子模拟实验项目。本实验不仅可以直观地展示自发过程中高分子链构象的变化及“各态历经”的过程,而且可以具体计算出二维条件下高分子链的均方末端距和均方回转半径与聚合度的标度关系,与de Gennes理论分析的结果基本一致。通过本实验的学习,学生可初步了解计算机模拟法在高分子科学中的应用及其重要性。

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