《對稱性破缺對介觀尺度下氫鍵流體相平衡的調控研究》是依託河北大學，由顧芳擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：對稱性破缺對介觀尺度下氫鍵流體相平衡的調控研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：顧芳
- 依託單位：河北大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
氫鍵流體是一種典型的多尺度、非均相體系, 其中的熱力學相和幾何相相互耦合, 呈現出豐富的相態結構. 本項目擬利用經典流體的密度泛函理論對微腔中氫鍵流體在對稱性發生破缺情況下的聚集態結構、相平衡及其相關物理化學特徵予以研究. 研究中的對稱性破缺主要包括因空間、外場以及分子偶極相互作用所致的對稱性破缺. 研究內容主要涵蓋: (1). 氫鍵流體在對稱性破缺情況下的聚集態結構、相平衡行為及其相關物理化學特徵; (2). 對稱性破缺條件下, 氫鍵流體的幾何相與熱力學相之間的相互關係; (3). 氫鍵流體中Janus膠體粒子間的耗盡勢. 研究旨在探索對稱性破缺對典型微腔中氫鍵流體物理化學特徵的影響, 從而深化有關氫鍵流體相態結構和相行為的認知, 為研究化學、化工、物理、生物和材料科學等領域中氫鍵流體的重要作用提供可能的理論線索.
結題摘要
氫鍵流體是一種典型的多尺度、非均相體系，其熱力學相和幾何相相互耦合，在受限條件尤其是對稱性破缺情況下呈現出更為豐富的相態結構。本項目利用經典流體的密度泛函理論對受限於微腔中氫鍵流體在對稱性破缺條件下的聚集態結構、相平衡及其相關物理化學特徵予以研究，並針對軟物質科學領域中補丁粒子的聚集態結構進行了深入探討。 目前已順利完成了計畫書中的各項內容，並適當增加了相關體系的Monte Carlo模擬研究。研究內容主要涵蓋：引入空間及外場所致的對稱性破缺作用，闡明對稱性破缺對氫鍵流體及其他幾類典型流體的聚集態結構、相平衡及相關物理化學特徵的影響；考察微腔表面對氫鍵流體相行為的調控作用，討論表面作用對微腔中氫鍵流體相態結構的調控機制；揭示介觀尺度下對稱性破缺特別是半透膜存在下氫鍵流體的滲透壓問題，為研究生物、化學和物理領域中的氫鍵作用提供可能的理論線索；針對軟物質科學領域中的補丁粒子(主要包括Patchy粒子和Janus粒子)的聚集態結構進行了研究，同時為後續研究內容作出了相應的規劃和設計；研究了氫鍵流體的物理凝膠化現象，探討了聚集過程中體系自身特徵與外部熱力學條件之間的聯繫；作為拓展研究，課題組開展了環化效應的Monte Carlo模擬研究，提出了一種新的Monte Carlo模擬方案並在此方案的基礎上成功地自主開發了模擬程式，用於相關的研究之中。 課題旨在深化有關氫鍵流體相態結構和相行為的認知，為進一步探索生物、材料和物理等領域中氫鍵作用、介觀尺度下的滲透壓問題以及多孔材料的氣體吸附等方面提供理論依據。項目執行期間共發表SCI檢索論文8篇（含接收發表2篇），中文核心期刊3篇，國內會議分組報告1人次。在基金資助下，共培養碩士研究生5名。
