树状高分子的计算机分子模拟研究进展

＊ 收 稿 日期 ：０ １０— １ ２ １ ＿５１
作 者 简 介 ：龚
圣 （ ９ ８ ） 男 ， 西 省 临 川 县 人 ， 师 ， 士 ， 究 方 向 ： 能 与 环 保 材 料 的 研究 与 开发 １７一 ， 江 讲 博 研 节
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陕 西科 技 大 学学 报
第２ ９卷
的单 个小 分 子 ， 中从 头算 量子力 学计 算广 泛用 于计 算 平衡 几何 形 状 、 其 扭转 势 以及小 分 子 的 电子 激 发 能．
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陕 西 科 技 大学 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｓ ＡＡＮＸＩＵＮＩ Ｈ ＶＥＲＳ ＴＹ ＣＩ Ｉ ＯＦ Ｓ ＥＮＣＥ ＆ ＴＥ ＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ａｕ ２ ｇ． ０１１
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Ｖ０ ． ９ １２
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文 章 编 号 ： ０ ０ ５ １ （ ０ １ ０ —０ ５０ １０ ～８ １ ２ １ ）４０ １ —５
随着 计算 机硬 件和 算法 的发 展 ， 已将此 技术 用 于大分 子 ， 括聚 合物 的低 聚物 、 状 大分子 、 物大 分子 在 包 树 生 内的模 型 ， 取得 了较好 的 结果Ｉ ． 传 统工 艺不 能直 接运 用或 难 以得 到 复杂体 系 的立体几 何 结构 与构 象 并 ５在 ］ 能 的关 系 的情 况下 ， 头算 方法 可提供 有关 立体 结构 和构 象 的可 靠 信息 ， 得 到较 好 的 结果 ． 子 力 学 的 从 并 量
由于其独 特 的结 构性 能特 征 ， 已引起 高分 子 化学 、 有机 化 学 、 分 子化学 等 多学科 的 兴趣 和关 注 ， 已 超 现
成 为 现代 高分 子科 学 中 的重要 内容 ． 制备 树状 大分 子 的合 成步 骤几 乎可 以完 全控 制分 子设 计 的关键 参数 ， 如大 小 、 状 、 面／ 形 表 内部化 学组 成 、 弹性 以及 拓扑 Ｌ ． 而 ， 题 是树 状 大 分 子具 有 大 量 可 能 的结 构 ， ３然 ］ 问 并且 在 溶 液 中分子 间又 存 在着相 互 转化 ， 且传 统 的树形 大 分子 几 何 结构 的表 征 已经 落后 甚 至 阻 碍其 设 计 和合 成 的迅速 发展 ． 了开 发新 材料 以及 设计 具 有新 型特 性 的化 合 物 ， 为 在制 备 、 工 以及 实 验 表 征之 前 进 行 预 加
经验 计算 法 如 Ｃ ＮＤＯ（ 略分 重叠 法 ） ＭＮＤＯ（ 略 分 重叠 法 ） ＡＭＩ Ａｕ ｔ 全 、 修 、 （ ｓ ｎ模 型 Ｉ 、 Ｒ ＤＯ 等 用 于计 ｉ ）Ｐ Ｄ
子 水 平上精 确控 制 ． 用计 算机 分子 模拟 可 以代替 以往 的化 学合 成 、 采 结构 分析 、 物理 检 测等 ， 以
适 应树 状 大分 子设 计和 合成 的迅 速发 展． 作者 介 绍 了 目前 分子模 拟 的主要 方 法 ， 并重点 阐述 了 分子模 拟技 术在 高分子 领域 的研 究应 用进 展 ． 关 键词 ： 状 高分 子 ；分 子模 拟 ； 究进展 树 研 中图法 分 类号 ： ３ Ｏ６ 文献 标识 码 ： Ａ
测 就 显得尤 为 重要 了 ＿． ３ ］
在树状 高 分子 领 域 ， 算机 分子 模拟 可 以代替 以往 的化学 合成 、 构分 析 、 理检 测 等实验 ； 计 结 物 利用 计算 机 以原 子水 平 的分 子模 型来 模 拟分 子 的结构 与行 为 ， 而模 拟 分子体 系的各 种物 理化 学性 质 ， 而计 算 出 进 从 合 理 的分 子结 构 与 分子 行 为 ， 导新 材 料 的设 计 ， 究 ｄｎ ｒｒｅｓ的分 子 构形 、 行 为 、 引 研 ｅｄｉ ｒ ｎ 相 应用 性 能 以及 加 速 其在 以后 的生产 、 加工 产 品研究 开发 步伐 等［ ． 子模 拟 的引入 ， 研 究 人 员能 够 在 进行 随机 的合 成 深 ３分 ］ 让 和 表征 实验 之 前就 调整 和提 炼体 系 以获得 最 优属 性 ， 有 极 大 的经 济 和社 会 效 益． 具 目前 ， 究 人 员 在树 状 研 高 分子 的分 子模 拟方 面 已经 取得 了巨大 的进展 ， 文将 介 绍 分子 模 拟方 法 并 详 细综 述 其 在树 状 大 分 子领 本
域 应 用 研 究 的进 展 ． １ 模 拟 方 法 １ １ 量 子 力 学 方 法 ．
量 子力 学方 法是 借 助计算 机 分子 结构 中各 微 观参 数 ， 电荷 密 度 、 序 、 道 、 如 键 轨 能级 等 与 性 质 的关 系 ，
设 计 出具有 特定 动 能 的新分 子Ⅲ ． 该方 法所 描述 的是简 单 的非真 实体 系 ， 算 的是 绝对 温度零 度 下真 空 中 计
０ 引 言
树状 高 分子 （ ｅ ｄ ｉ ｒ）是 近年来 出现 的一 类 新 型 有 机化 合 物 ， 由中心 核 、 Ｄ ｎｒ ｍｅｓ 它 内层 重 复单 元 和 外 层
端 基 组成 ． 成上 采用 保护 和反 保 护相结 合 的 多步 重复 的合 成方 法． 类 大分子 在结 构上 具有 高度 的几 何 合 此 对 称性 、 确 的分 子结构 、 精 大量 的官能 团 以及分 子 内存在 空腔 及 分子链 增 长具有 可 控性 等特 点ｎ ． 形 大分 ］树 子 具有非 常规整 的精致 的结 构 ， 其体积 、 状 、 形 功能基 以及相对分 子质量都 可 以在分 子水平上精确 控制 ． ］
树 状ห้องสมุดไป่ตู้高 分 子 的计 算 机 分 子 模 拟 研 究进 展
龚 圣 ，宋 光 泉
（ 恺 农 业 工 程 学 院 化 学 化 工 学 院 ，广 东 广 州 ５ ０ ２ ） 仲 １２ ５
摘
要 ： 状 分子 具有规 整 、 致的 结构 ， 树 精 其体 积 、 状 、 能基 以及 相 对 分子 质 量 都 可 以在 分 形 功