单元如图和所示，而图给出了结构优化时的能量曲线图的结构优化后结构模型及次级结构单元和结构优化时的能量曲线碳，灰色氮，蓝色氧，红色锌，青色氢，白色无原子电荷分布的结构模型的建立，也是将上步得到的有原子电荷分布的结构模型中的全部原子选中，将所有原子的电荷都修改为零而得到的图的结构优化后结构模型及次级结构单元和结构优化时的能量曲线碳，灰色氮，蓝色氧，红色置为，其他参数均保持默认设置优化了结构参数后的结构模型如图所示在图给出的次级结构单元中可以看到，金属离子在个方向分别连接着有机配体和，并以此为重复单元在个方向进行延展，形成具有周期性网络结构的给出了优化时的结构能量曲线可以看到随着优化步数的增加，结构能量降低直到趋于个最低值此外，对优化后的结构也进行了振动分析结果中未出现虚频，说明此结构已达到能量最小状态，已完成优化在结构模型中分配原子电荷分布在上步优化结构参数的同时，也同时计算了结构中的原子电荷分布因此，采用模块将基于取向特性和金属有机框架中吸附理论进行聚甲基丙烯酸三氟乙酯单体与分子链分析高分子化学论文分布和无原子电荷分布即原子电荷为零的全原子模型步骤如下建立初始结构模型优化结构参数在结构模型中分配原子电荷分布下面以为例介绍模型建立过程建立初始结构模型从数据库下载晶体信息文件，将其导入中并把晶体结构模型中多余的分子和原子删除，对照文献将化学键修改为合适的键类型，就得到初始结构模型优化结构参数为了得到合理的结构模型，需要对第步中得到的初始结构模型进行结构参数优化，从而得到能量最低且的聚合物材料，另方面，当选择不同的金属离子或有机配体时，其孔道大小以及金属离子及有机配体与吸附的客体分子之间的静电相互作用，也会影响到吸附效果因此，研究聚合物单体分子在不同中的吸附特性，分析静电作用力对单体分子吸附和分子链取向度的影响，可为聚合物单体及的选取对聚合物分子链取向度的控制提供合理的途径本文选用和，两种，结合分子动力学密度泛函理论和蒙特卡洛方法，模例如，由聚甲基丙烯酸甲酯氟化衍生出来的聚甲基丙烯酸氟乙酯在处的传输损耗已降低到，但其双折射性较弱聚合物材料的双折射性与聚合物重复单元的本征双折射率和聚合物分子链的取向度相关本征双折射率由聚合物重复单元的分子结构决定而对于选定的聚合物重复单元，需通过提高聚合物分子链的取向度来提高材料的双折射率聚合物材料分子取向度定义如下−式中为第个单体分子方向与参考方向的夹角的余弦，为分子数目若全部单体分子都完全沿参考方向定向排布，有的平均值为，则，大多数聚合物摘要本文结合分子动力学密度泛函理论和蒙特卡洛方法，研究了光学损耗低的氟化聚合物单体分子甲基丙烯酸氟乙酯及其分子链在和两种结构有序的金属有机框架材料中的吸附特性，得到相应的吸附数量和取向程度，以探索提高聚合物材料双折射性的有效途径通过分析结果得出影响单体分子在这两种孔道中吸附及取向特性的个因素由于孔道壁是由金属离子和有机配体组成的极性表面，孔壁与极性分子之间的静电相互作用对单体分子在孔道内的吸附和取向有促进作用在受限空间中的聚合物单体分子之间的静电相互作用使其分子间隙更子链在和孔道中的吸附及取向特性首先，我们建立了的结构模型，然后建立了和的结构模型通过模拟聚合物单体分子在孔道内的吸附过程，计算得到单体分子取向度和晶胞的单体吸附数量最后，建立了分子链在和两种孔道中的结构模型，经过分子动力学模拟，计算得到分子链取向度通过对结果的分析，我们得到了影响聚合物单体在孔道内吸附特性的个因素这个因素的单体分子吸附数量要多些，例如对比和两种情况，和对比与两种情况这是因为孔道壁是由金属离子和有机配体组成的极性表面，它与极性分子之间的静电相互作用对单体分子在孔道内的吸附有促进作用从表中和也可以见到，被有原子电荷分布的吸附的有电荷分布单体分子的取向度大，说明孔道的极性表面与分子之间的静电相互作用还对分子的取向有促进作用第个影响因素是在受限空间中的聚合物单体分子之间的静电相互作用在表中可以看到，对比有电荷分布的单体分子在中的吸附，情况和，和无电荷分布的到分子链结构模型各原子中去图分子链结构优化后的结构模型将分子链载入到上节建立的和的孔道中分子动力学模拟与结果本文对第步中得到的在中装载的分子链进行了分子动力学模拟模拟中使用系宗，温度设为即发生聚合反应的温度，步长为，动力学时间为结束后得到平衡状态下分子链在孔道中的结构模型如图所示从图可以见到，分子链在和中相对于孔道方向的取向性基本致在模拟结果基础上可以计算聚合物重复单元的方向从而得到分子链取向度为了与中吸附后的模型单体分子的碳双键标识为红色分子链在中分子动力学模拟进步，我们探究分子链在中的取向特性，从而与聚合物单体的取向特性做比较文献证明了能够在中发生聚合反应，而是的氟化衍生物，所以我们有理由相信也能够在中发生聚合反应然而由于软件无法模拟聚合物单体分子的聚合反应过程，所以本文采取将聚合物分子链置于孔道中进行分子动力学模拟的方法，研究聚合物分子链的取向特性表不同单体在不同中吸附数量单位分子吸附数晶胞，括号中为各情况的编号表不同单体在不同中吸附后的取向度，括号中为各情况的编号分子链在基于取向特性和金属有机框架中吸附理论进行聚甲基丙烯酸三氟乙酯单体与分子链分析高分子化学论文要影响，为的选取对聚合物链取向度的控制提供理论预测方法表对中分子链进行分子动力学模拟后的取向度，括号中为各情况的编号参考文献崔慧娜，黄整，陈波，等聚氨酯结构与径向分布的分子动力学模拟原子与分子物理学报，李莉，李伟种低聚肽的物理化学性质的密度泛函研究原子与分子物理学报，王先领，王瑾，张云超，邓玲玲，陆云清聚甲基丙烯酸氟乙酯单体与分子链在金属有机框架中吸附及取向特性的理论研究原子与分子物理学报，基金国家自然科学基金江苏省研究生科研与实践创新计划基于取向特性和金属有机框架中吸附理论进行聚甲基丙烯酸三氟乙酯单体与分子链分析高分子化学论文的和可以见到，采用较短的有机配体和较长的有机配体时，后者吸附单体数量多但是从表中和可以看到在这两种中吸附后单体的取向度基本致同样的情况也在分子链在中吸附结果中可以看到因此，如想得到高聚合度取向度的聚合物分子链，为了得到高聚合度的聚合物分子链，在取向度相差不大的情况下，应当选择能够吸附更多单体的图将分子链置于和的孔道中经过分子动力学过程后的结构模型主链标识为洋红色结论在本文中，我们结合分子动力学密度泛函理论和蒙特卡洛方法，研究了单体分子和单体分子后可以对其吸附情况进行模拟图和分别给出了模拟结束后得到的在中吸附和在中吸附的模型在模拟中温度设置为吸附实验温度对比图和可以见到，在中吸附后的的碳双键相对于孔道方向的排列要略好于在中吸附后的的碳双键的排列这也意味着前者的单体分子排列略好在完成对可以装载的数量上限的单体的模拟吸附后，可以得到在中的最大吸附数量，并计算单体分子在中的吸附，情况和，前者的吸附数量多这主要归因于极性分子之间的静电相互作用使其分子间隙更加紧密此外，对比表中的和和和和和，也可以见到被吸附后有电荷分布的单体分子取向度比单体分子的大，说明在受限空间中的极性分子之间的静电相互作用对其分子取向有促进作用第个影响因素是孔洞与聚合物单体分子之间的相对大小在本文中，和的孔尺寸分别为，与分子，这是其在各方向上的最大长度的相对大小分别为单体分子在中吸附后的取向度进行对比，我们仍然采用主链上两个相邻重复单元中处在同位置但未成键的碳原子的空间连接方向来计算分子链取向度，参考方向仍为孔道方向采用公式的计算结果见表相比，表给出的在这两种中的取向度均大于的取向度，说明单体聚合成链后更有利于取向另方面也再次确认在这两种中的取向度大小基本致比较表表和表给出的模拟计算结果，可以看到有个因素影响聚合物单体在孔道内的吸附特性，即取向度和晶胞中的单体数量第个影响因素是孔壁与聚合物单体之间的静电相互作用在表中可以见到在有原子电荷分布的中有电荷分布的模型的建立分子链在中的模型建立步骤如下建立分子链初始结构模型选择前面建立的分子模型，使用其为重复单元建立条包含十个重复单元的分子链优化分子链的结构参数，计算原子电荷分布，分配分子链结构模型的原子电荷分布其中结构优化模拟的力场采用通用力场，泛函采用交换泛函，原子电荷选择为密立根电荷，其他参数均保持默认设置结构参数优化后的分子链结构模型如图所示在此基础上，将电荷分布分在中吸附后的取向度和在和模型中的吸附数量和取向度计算结果见表和表，此时假设单体分子好似条虚拟聚合物链上的重复单元而参考方向设定为孔道方向从表和表可以看到，尽管在和中单体分子的吸附数量不同，但其取向度基本致图在中吸附后的模型在基于取向特性和金属有机框架中吸附理论进行聚甲基丙烯酸三氟乙酯单体与分子链分析高分子化学论文在种模型中的吸附数量和原子位置坐标后，根据原子位置坐标可以计算出取向度由于这种组合的吸附模拟的步骤相同，所以这里以在中的吸附模拟为例介绍模拟过程，其他种的模拟方法与此相同本文建立了包含个晶胞的孔道模型进行模拟，其中沿孔道方向为个晶胞，其它两个方向各为个晶胞采用前面所建立的模型而产生的包含个晶胞的孔道模型如图所示图包含个晶胞的孔道模型在这个孔道模型中载入锌，青色氢，白色单体分子在中的吸附单体分子模型的建立为了研究静电作用力对单体分子在中吸附的影响，将分别建立有原子电荷分布和无原子电荷分布原子电荷为零的单体分子全原子模型首先，由于单体分子原子数目较少，结构也较简单，所以我们在