發(fā)布時(shí)間：2024-06-05 03:29

　　設(shè)計(jì)并制造能夠?qū)崿F(xiàn)特定功能的分子機(jī)器是人類的夢(mèng)想,科研人員一直朝著這個(gè)方向不斷地努力,近年來(lái),理論工作者設(shè)計(jì)出了一些能夠定向地輸運(yùn)水分子的納米水泵,這些納米水泵為人類高效地進(jìn)行海水淡化帶來(lái)了無(wú)限地遐想。納米水泵背后的物理機(jī)制或許能夠很好地通過(guò)分子棘輪理論解釋,分子棘輪的實(shí)現(xiàn)包含兩個(gè)必要的條件,即合適的不對(duì)稱體系和色噪聲,因此水中熱噪聲是白噪聲還是色噪聲對(duì)于理解納米水泵有著的至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)理論中,熱噪聲通常被當(dāng)作白噪聲處理,于是非對(duì)稱系統(tǒng)在沒有外部有色漲落輸入的情況下不會(huì)產(chǎn)生定向運(yùn)動(dòng)。基于分子動(dòng)力學(xué)模擬,我們的模擬結(jié)果顯示水中的熱噪聲在室溫下它的自相關(guān)時(shí)間長(zhǎng)度約為10皮秒,這就表明了與宏觀和介觀尺度下不同,在分子尺度下熱噪聲不能再簡(jiǎn)單地當(dāng)作白噪聲處理。此外,我們的模擬結(jié)果表明熱噪聲的自關(guān)聯(lián)時(shí)間長(zhǎng)度值不會(huì)隨著系統(tǒng)的不同熱浴耦合方法以及不同的熱浴耦合參數(shù)的變化而改變,它只與體系的溫度相關(guān),因而,熱噪聲的自相關(guān)時(shí)間應(yīng)該是體系內(nèi)稟的。值得注意的是,水中熱噪聲的自相關(guān)函數(shù)與水中氫鍵的自相關(guān)函數(shù)很相似,而且,水中熱噪聲的自相關(guān)時(shí)間和氫鍵壽命隨著體系溫度的變化呈現(xiàn)出相似的變化趨勢(shì)。由于水分子與周...

【文章頁(yè)數(shù)】：89 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究的背景及意義
        1.1.1 背景
        1.1.2 意義
    1.2 研究的內(nèi)容
    1.3 研究的方法
    1.4 論文的組織結(jié)構(gòu)
第二章 分子動(dòng)力學(xué)模擬介紹
    2.1 分子動(dòng)力學(xué)模擬原理簡(jiǎn)介
        2.1.1 分子動(dòng)力學(xué)模擬的步驟
    2.2 分子動(dòng)力學(xué)中的積分算法
        2.2.1 蛙跳算法
        2.2.2 速度Verlet算法
    2.3 分子動(dòng)力學(xué)中的相互作用
        2.3.1 非鍵相互作用
        2.3.2 成鍵相互作用
        2.3.3 氫鍵
    2.4 水分子模型
    2.5 分子動(dòng)力學(xué)中的熱力學(xué)系綜
        2.5.1 微正則系綜
        2.5.2 正則系綜
        2.5.3 等溫等壓系綜
第三章 噪聲
    3.1 噪聲的定義
    3.2 噪聲三特征
    3.3 常見的噪聲類型
        3.3.1 白噪聲
        3.3.2 紅噪聲
        3.3.3 1/? 噪聲
第四章 計(jì)算方法對(duì)水中熱噪聲關(guān)聯(lián)時(shí)間的影響研究
    4.1 引言
    4.2 計(jì)算模擬模型
    4.3 計(jì)算模擬結(jié)果與討論
        4.3.1 不同的熱浴耦合方式對(duì)熱噪聲的關(guān)聯(lián)時(shí)間的影響
        4.3.2 不同的熱浴耦合參數(shù)對(duì)熱噪聲的關(guān)聯(lián)時(shí)間的影響
        4.3.3 不同的模擬步長(zhǎng)對(duì)熱噪聲的關(guān)聯(lián)時(shí)間的影響
        4.3.4 不同的模擬軟件對(duì)熱噪聲的關(guān)聯(lián)時(shí)間的影響
        4.3.5 不同的水模型對(duì)熱噪聲的關(guān)聯(lián)時(shí)間的影響
        4.3.6 不同的熱浴耦合溫度對(duì)熱噪聲的關(guān)聯(lián)時(shí)間的影響
        4.3.7 水中熱噪聲與氫鍵的關(guān)系
    4.4 本章小結(jié)
第五章 水中溶質(zhì)分子所受熱噪聲的頻譜特性研究
    5.1 引言
    5.2 計(jì)算模擬的模型和方法
    5.3 計(jì)算模擬結(jié)果與討論
        5.3.1 水中溶質(zhì)分子所受熱噪聲的分布情況
        5.3.2 水中溶質(zhì)分子所受熱噪聲與分子轉(zhuǎn)動(dòng)的關(guān)系
        5.3.3 水中溶質(zhì)分子所受熱噪聲的功率譜
        5.3.4 不同模擬參數(shù)對(duì)水中熱噪聲的功率譜的影響
        5.3.5 功率譜的斜率值
        5.3.6 功率譜中的特征峰
        5.3.7 水中溶質(zhì)分子所受合力的積分
        5.3.8 噪聲的功率譜和氫鍵
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)及展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
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致謝



本文編號(hào)：3989585