一种基于模拟计算构建层状转子相的方法

专利2026-08-29  3

本发明涉及理论计算领域,具体涉及一种基于模拟计算构建层状转子相的方法。


背景技术:

1、转子相是介于各向同性液相与有序晶相之间的一系列特殊凝聚相,广泛存在于长烷基化合物中。目前报道的转子相包括ri相(正交相)、rii相(六方相)、riii相(三斜相)、riv相(单斜相)和rv相(单斜相)。虽然转子相与晶相具有相似的点阵结构,但与晶相相比,转子相具有更低的密度和更高的分子运动能力。此前,关于转子相的研究大多集中在相态类型、相变序列、相行为热力学与动力学等物理或物理化学领域;近年来,转子相的研究逐渐拓展到化学领域,研究转子相下分子的化学反应及光聚合行为。然而,目前转子相的基础理论研究还尚未完善,转子相的形成原因未得到解释,这在很大程度上限制了转子相体系的发展。

2、由于转子相多以层状堆积形式存在,且有报道指出层间的相互作用对转子相行为具有不可忽略的影响,因此针对转子相层状结构的研究,如模拟层状结构的形成过程、层间排列规律和层间分子作用形式等,对理解转子相的形成过程具有重要意义。然而传统的液-固模拟方法往往得到的是排列混乱的固相结构难以实现高度有序的层状排列,因此,发展层状转子相的模拟方法十分必要。

3、为此,本发明基于计算模拟手段,提出一种层状转子相的构建方法,该方法简单高效,对进一步研究层状结构对转子相形成过程的影响具有重要意义。


技术实现思路

1、本发明的目的是基于计算模拟手段建立一种构建层状转子相的方法。

2、为实现上述目的,本发明采用的技术方案包括如下步骤:

3、(1)基于分子动力学构建分子的液相模型,对液相模型沿三维笛卡尔坐标系的z轴方向设置一定厚度的真空层,将带有真空层的体系进行结构优化以消除不合理结构后,将之以一定速率降温,每间隔1~2k读取一帧结构(包含原子坐标信息)用于后续分析;

4、(2)利用结构信息计算分子长轴的取向方向,得到其与z轴的夹角θ,剔除θ>10°的分子,对剩余分子的θ值求平均得到θav并以此计算校正系数δ=cos(θav);

5、(3)统计每层分子个数n,结合模拟体系沿x和y轴方向的尺寸(x_box和y_box),计算每层分子垂直于长轴的单分子面积并校正acorr=δ*[(x_box*y_box)/n],对每层的计算结果进行平均,得到体系分子垂直于长轴的平均面积aav,以此在固相温度范围内确定转子相的温度区间(19.0<aav<20.0为转子相),最终得到具有层状结构的转子相。



技术特征:

1.一种基于模拟计算构建层状转子相的方法,其特征在于包括如下步骤:

2.根据权利1所述的一种基于模拟计算构建层状转子相的方法,其特征在于:所述步骤(1)中真空层的厚度为液相模型沿z轴方向尺寸的0.1~2倍。

3.根据权利1所述的一种基于模拟计算构建层状转子相的方法,其特征在于:所述步骤(1)中的降温速率为0.01~10k/ns。


技术总结
本发明是一种基于模拟计算构建层状转子相的方法,属于理论计算技术领域,用于模拟得到带有层状结构的转子相。方法包括构建各向同性液相模型、对液相模型设置真空层、对带有真空层的液相模型进行液‑固转变模拟,得到带有层状结构的固相体系;利用不同温度下体系中各分子的原子坐标信息进行计算处理(包括筛除缺陷分子、计算校正系数、计算分子垂直于长轴的单分子面积并校正等),在固相温度范围内确定转子相的温度区间,最终得到具有层状结构的转子相。本发明为带有层状结构转子相的构建提供了一种简单、有效的方法,对转子相的基础理论研究,尤其是探索层状结构对转子相形成过程的影响,具有重要意义。

技术研发人员:姚淼,夏俊安,伊明硕,何子毅,张子玉
受保护的技术使用者:北京化工大学
技术研发日:
技术公布日:2024/7/25
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