《用分子模擬預測表面活性劑表面濃度的方法研究》是依託上海交通大學，由孫淮擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：用分子模擬預測表面活性劑表面濃度的方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：孫淮
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
表面活性劑在表面的結構決定了其性能，而表征表面結構的一個基本指標是表面活性劑的表面濃度。由於表面濃度是由包含溶液、界面和膠束的多相平衡決定的，用常規的分子模擬方法無法直接預測。已有的分子模擬均依賴於實驗測定的表面濃度，不能進行第一原理的預測，失去了分子設計的意義。如何預測表面活性劑的表面濃度成為制約用分子模擬方法從第一原理研究表面活性劑的瓶頸問題。本項目計畫以多相體系的相平衡為理論基礎，開發準確描述表面活性劑分子的力場，採用熱力學積分方法計算表面活性劑分子在溶液和界面的化學位，尋找相平衡條件，以此確定表面濃度。研究目標是建立不依賴實驗數據直接預測表面活性劑的表面濃度的方法。其成功實施對採用分子模擬方法預測表面性質、理解表面現象的本質、以及根據需求篩選表面活性劑、實現分子設計有重要意義。提出的研究方案有前期工作的基礎。
結題摘要
本項目運用直接模擬和自由能計算的方法研究了表面活性劑體系的相平衡及表面活性劑分子的自組裝過程，預測了表面活性劑的表面濃度、表面張力及臨界膠束濃度。在基金的支持下，完成了預定目標，解決了本項目的關鍵問題。主要研究內容包括：（1）開發了適用於有機分子和表面活性劑分子的全原子TEAM力場，在此基礎上，開發和最佳化了具有可遷移性的粗粒化力場；（2）通過直接模擬方法成功預測了離子型表面活性劑分子的表面濃度和臨界膠束濃度，考察了鈣離子對表面活性劑分子膠束的影響，研究了牛頓黑膜的破裂機理；（3）最佳化了混合體系自由能計算的方法，通過自由能計算預測了非離子表面活性劑分子的表面濃度和臨界膠束濃度。四年中共發表論文26篇，待發表4篇。
