摘要：金属纳米线的弯曲力学性能直接决定了微纳器件的可靠性和使用寿命.厘清纳米线在弯曲载荷作用下的力学响应特征和形变微观机制,对设计和制造高性能微纳器件具有十分重要的理论意义和巨大的工程价值.本文采用分子动力学模拟方法对不同取向B2结构FeAl合金纳米线的弯曲行为展开研究,并同时考虑纳米线尺寸和横截面形状的影响.结果表明,在本文考虑的尺寸范围内,FeAl合金纳米线弯曲塑性变形的微观机制不随纳米线尺寸及横截面形状的变化而改变,而只取决于纳米线轴向的晶体学取向.其中,和取向纳米线的屈服均源于位错形核,但取向纳米线在屈服后随即发生脆性断裂,而取向纳米线则在位错连续形核与滑移过程中产生稳定的塑性流动,从而表现出良好的塑性及延展性;与上述两种取向纳米线不同,取向纳米线的弯曲形变机制以应力诱发B2→L1_(0)相变为主导,同样表现出良好的弯曲塑性,且具有较取向纳米线更高的断裂应变.FeAl合金纳米线弯曲行为的晶体学取向依赖性可借助Schmid因子得到解释.此外,塑性弯曲的和取向纳米线在卸载过程中可回复至初始形状,特别地,取向纳米线的弯曲塑性变形可完全回复,表现出超弹性特征.本文从原子尺度阐明B2结构FeAl合金纳米线的弯曲形变行为及其关键影响因素,对基于金属纳米线的柔性微纳器件设计和性能优化具有重要指导意义.

摘要：钢筋阻锈剂因施工方便、经济有效等优势成为人们控制钢筋腐蚀,延长钢筋混凝土结构使用寿命的主要手段之一。深入研究阻锈剂作用机理,开发新型腐蚀防护材料对于钢筋混凝土结构耐久性提升和节约资源具有重要的实际意义。随着计算机技术不断进步,分子动力学模拟在阻锈剂研究中被广泛应用,可以从原子层面阐述阻锈剂作用机理,实现材料调控和试验设计。本综述概述了分子动力学模拟基本原理、常用公式和应用流程,重点综述了近年来分子动力学模拟在钢筋阻锈剂机理研究和性能筛选中的应用研究现状。最后,对分子动力学模拟在钢筋阻锈剂中的研究及应用进行展望,以期为模拟技术在钢筋阻锈剂发展进步中提供理论支撑。

摘要：石蜡(PA)作为相变储能的储能介质因导热系数低限制了其在工业领域的应用,重点探究不同功能化石墨烯与石蜡共掺对复合相变材料(CPCM)热导率及玻璃化转变温度的影响,建立了纯十八烷体系模型、未功能化石墨烯(GN)以及分别接枝羟基(—OH)、氨基(—NH_(2))和羧基(—COOH)官能团的石蜡/功能化石墨烯复合体系模型。使用非平衡分子动力学方法得出了材料的热导率、玻璃化转变温度。通过计算体系结构参数,从均方位移、径向分布函数分子层面阐释了材料热力学性能增强的内在机理。结果表明:各项石蜡复合相变材料体系热性能均有不同幅度的提升,其中PA/GN-NH_(2)在热力学性能上较其他掺杂体系提升最为明显,其热导率较掺杂前提升了69.19%、玻璃化转变温度提升了2.3%;从均方位移(MSD)可以看出,GN的引入提高了玻璃化转变温度,增强了体系的稳定性,尤其以GN-NH_(2)最为明显,玻璃化温度达到307K,从径向分布函数看出,添加GN可以显著改变烷烃分子有序度,改善热输运效果。所得结果可为复合相变材料的掺杂设计、性能调控提供理论支持。

摘要：在当今科学探索中,分子动力学模拟作为实验的辅助,替代甚至引导,有越来越大的重要性。在这篇综述里,我们概括介绍了分子模拟领域的发展历史,特别是专注于近期的进展,包括新的分子力场,增强采样技术以及在研究生物分子体系方面的最新成果。

摘要：糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,调节糖原合成酶的活性,并在生物体内的多条信号通路中发挥作用.GSK-3β是糖尿病,肿瘤,急性炎症,早老性痴呆等多种复杂疾病的药物作用靶标.Mg2+是GSK-3β激酶的保守结构金属离子,与三磷酸腺苷(ATP)分子作用,在激酶的磷酸化中扮演重要的角色,本文阐明了两个Mg2+离子(Mg2I+,Mg2II+)在激酶磷酸化中的作用:Mg2+稳定GSK-3β与ATP的构象.缺乏Mg2+离子,GSK-3β结构的柔性增强,同时ATP的构象发生改变,相对Mg2II+离子而言,Mg2I+离子在磷酸化反应中的作用更突出,但Mg2II+离子也是必不可少的,如果没有Mg2II+离子,Lys183无法独立稳定ATP的合适构象.当两个Mg2+离子都不存在时,ATP形成分子内的氢键,成为一种折叠的构象.

摘要：用分子动力学模拟的方法揭示了结构水分子在糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)中的作用.如果没有结构水,ATP嘌呤环的结合位置将发生偏移以填补结构水留下的空间;ATP结合口袋中的氢键网络将被破坏,保守残基Lys85与ATP的磷酸根侧链只能形成一个保守氢键,无法维持磷酸根转移所需的线性关系;由于失去了氢键网络的稳定作用,Glu97和Lys85会向远离ATP的方向移动,并导致Arg96的侧链发生偏转,使Arg96无法保持与Arg180和Lys205之间正常的相对位置,最终影响GSK-3β与底物的结合.

摘要：近年来,传统计算机辅助药物分子设计(computer-aided drug molecular design,CADD)和人工智能技术的融合为创新药物发现带来新的契机。分子动力学模拟(molecular dynamics simulation,MD)是CADD中一项不可或缺的经典技术,作为一种强大的模拟计算方法,常常用来研究靶标和药物之间相互作用的动态过程;机器学习(machine learning,ML)作为一种数据驱动的建模方法,正在被广泛应用于药物发现的各个阶段。MD和ML内在互补的特性,为两者的有机结合提供了诸多可能。一方面,ML可以用来分析MD中产生的海量、高维结构动态信息,通过特征提取、降维等策略,识别关键状态和构象,阐明生物体系动态演变背后的潜在机制;另一方面,MD产生的包含结构动态信息的数据可以用于ML模型训练,提高模型对靶标-药物体系热力学性质和动力学性质的预测精度。因此,MD和ML的有效结合在基于结构的药物设计领域的应用具有重要意义。

摘要：细胞穿透肽在体内缺乏细胞和组织专一性,使得这类载体的临床应用受到很多限制.成功设计各类疾病特异性靶向穿透肽的关键是充分认识这类多肽的跨膜分子机制.分子动力学模拟已逐渐成为开展该领域研究不可或缺的重要工具,与实验研究相互促进,对特异性靶向穿透肽的设计具有重要的指导作用.目前,利用分子动力学模拟主要开展的研究内容包括跨膜过程、跨膜自由能变化、多肽序列结构特征以及不同细胞膜组成如何影响其跨膜机制等.随着分子模型及增强采样方法的发展,单组模拟能够直接快速获取多肽跨膜自由能和构象变化.因此,分子动力学模拟对如何改造或设计细胞靶向穿透肽提供理论依据和指导,对改善药物跨膜能力、减少药物对其他健康组织的毒害等方面有着重要的科学和实际意义.

摘要：提高液晶波前校正器的响应速度是增加液晶自适应光学系统校正带宽的关键,而研究设计低旋转黏度的液晶分子是提高液晶波前校正器响应速度的根本方法.利用原子水平上的分子动力学方法获得了目标分子的液相、向列相以及近晶相,给出了理论计算液晶分子序参数以及旋转黏度的方法.与此同时,结合实验方法,提出利用混合液晶分子动力学模拟来比较液晶分子旋转黏度的大小,通过多次模拟、多起始点数据处理最大限度消除了因边界尺寸效应带来的数据波动,最后给出了两种高性能液晶分子的具体比较结果.这种分子动力学模拟方法能够探查分子结构细微差别对液晶相态以及旋转黏度的影响,为设计低旋转黏度的液晶分子提供了理论支持,必将为快速响应液晶材料的设计提供帮助.

摘要：分子动力学模拟技术是一种依靠牛顿力学模拟分子体系的运动来研究现实系统的计算机模拟方法,近年来逐渐被用于自组装纳米递药系统的自组装过程揭示及宏观性能预测,有助于高效率、精准化设计制剂。本综述从分子动力学模拟技术的定义、类型及操作流程出发,总结了其在自组装纳米递药体系研究中的应用,包括自组装过程微观信息(尺寸形貌、微区组成、分子分布)的获取与分析、宏观性能(稳定性、载药能力、释药性及跨膜性能)的预测,并对其在递药系统处方预测中的应用进行了归纳,同时展望了未来实现制剂处方预测的策略,旨在为制剂研究人员选择适宜的路径研究纳米体系提供理论依据,为分子动力学模拟技术在制剂领域更广阔的应用提供参考。