Автореферат (1102827)
Текст из файла
ÌÎÑÊÎÂÑÊÈÉ ÃÎÑÓÄÀÐÑÒÂÅÍÍÛÉ ÓÍÈÂÅÐÑÈÒÅÒèìåíè Ì.Â. ËÎÌÎÍÎÑÎÂÀÔÈÇÈ×ÅÑÊÈÉ ÔÀÊÓËÜÒÅÒÍà ïðàâàõ ðóêîïèñèÇàáëîöêèé Ñåðãåé Âëàäèìèðîâè÷Äèàãðàììû ñîñòîÿíèéìóëüòèáëîêñîïîëèìåðîâ èç ãèáêèõè ïîëóæåñòêèõ áëîêîâ:êîìïüþòåðíîå ìîäåëèðîâàíèå02.00.06 - Âûñîêîìîëåêóëÿðíûå ñîåäèíåíèÿÀÂÒÎÐÅÔÅÐÀÒäèññåðòàöèè íà ñîèñêàíèå ó÷åíîé ñòåïåíèêàíäèäàòà ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóêÌîñêâà 2017Ðàáîòà âûïîëíåíà íà êàôåäðå ôèçèêè ïîëèìåðîâ è êðèñòàëëîâ ôèçè÷åñêîãîôàêóëüòåòà ÌÃÓ èìåíè Ì.Â.Ëîìîíîñîâà.Íàó÷íûé ðóêîâîäèòåëü Èâàíîâ Âèêòîð Àëåêñàíäðîâè÷, äîêòîðôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóê, äîöåíòÎôèöèàëüíûå îïïîíåíòû ÐóäîéÞðèéÃðèãîðüåâè÷,äîêòîðôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóê, ïðîôåññîð, Ðîññèéñêèé óíèâåðñèòåò äðóæáûíàðîäîâÐàáèíîâè÷ Àëåêñàíäð Ëüâîâè÷, äîêòîðôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóê, ãëàâíûéíàó÷íûé ñîòðóäíèê, Èíñòèòóò áèîëîãèèÊàðåëüñêîãî íàó÷íîãî öåíòðà ÐÀÍÊðèêñèí Þðèé Àíàòîëüåâè÷, äîêòîðôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóê, âåäóùèéíàó÷íûé ñîòðóäíèê, Èíñòèòóò ïðèêëàäíîé ìàòåìàòèêè èì.
Ì.Â. ÊåëäûøàÐÀÍÇàùèòà äèññåðòàöèè ñîñòîèòñÿ 12 îêòÿáðÿ 2017 ã. â 17 ÷àñîâ íà çàñåäàíèèäèññåðòàöèîííîãî ñîâåòà ÌÃÓ.01.01 Ìîñêîâñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà èìåíè Ì.Â.Ëîìîíîñîâà ïî àäðåñó: 119991, ÃÑÏ-1, Ìîñêâà, Ëåíèíñêèå ãîðû,ÌÃÓ èìåíè Ì.Â.Ëîìîíîñîâà, äîì 1, ñòðîåíèå 2, ôèçè÷åñêèé ôàêóëüòåò, þæíàÿôèçè÷åñêàÿ àóäèòîðèÿ.Ñ äèññåðòàöèåé ìîæíî îçíàêîìèòüñÿ â îòäåëå äèññåðòàöèé íàó÷íîé áèáëèîòåêè ÌÃÓ èìåíè Ì.Â. Ëîìîíîñîâà (Ëîìîíîñîâñêèé ïðîñï., ä. 27) è íà ñàéòåÈÀÑ ¾ÈÑÒÈÍÀ¿: https:/istina.msu.ru/dissertation_councils/councils/31666116/Àâòîðåôåðàò ðàçîñëàí 12 ñåíòÿáðÿ 2017 ã.Ó÷åíûé ñåêðåòàðüäèññåðòàöèîííîãî ñîâåòà,êàíä. ôèç. ìàò.
íàóê, äîöåíòËàïòèíñêàÿ Ò.Â.11Îáùàÿ õàðàêòåðèñòèêà ðàáîòûÄàííàÿ äèññåðòàöèîííàÿ ðàáîòà ïîñâÿùåíà êîìïüþòåðíîìó ìîäåëèðîâàíèþ îäèíî÷íîé ìàêðîìîëåêóëû ìóëüòèáëîê- ñîïîëèìåðà, ñîñòîÿùåãî èç ãèáêèõ è ïîëóæåñòêèõ áëîêîâ. Îñíîâíàÿ çàäà÷à ðàáîòû ñîñòîèò â òîì, ÷òîáû èññëåäîâàòüðàâíîâåñíûå ñîñòîÿíèÿ îäèíî÷íîé ìàêðîìîëåêóëû òàêîãî ñîïîëèìåðà â çàâèñèìîñòè îò âíåøíèõ ïàðàìåòðîâ è îò ñòðîåíèÿ öåïè è îïðåäåëèòü îáëàñòè ñòàáèëüíîñòè êîíôîðìàöèé è ïåðåõîäîâ ìåæäó íèìè äëÿ ðàçíûõ çíà÷åíèé âíóòðèöåïíîé æåñòêîñòè ïîëóæåñòêèõ áëîêîâ è äëÿ ðàçíûõ äëèí áëîêîâ.Ìàêðîìîëåêóëû äàæå íåáîëüøîé äëèíû ñïîñîáíû ïðèíèìàòü îãðîìíîå ÷èñëî ïðîñòðàíñòâåííûõ êîíôîðìàöèé.
Âîçìîæíûé íàáîð ìîëåêóëÿðíûõ êîíôîðìàöèé ïîëèìåðà çàâèñèò êàê îò âíåøíèõ óñëîâèé (òåìïåðàòóðà, êà÷åñòâî ðàñòâîðèòåëÿ, êîíöåíòðàöèÿ è ò.ä.), òàê è îò ñâîéñòâ ñàìîãî ïîëèìåðà (êîëè÷åñòâîàòîìîâ îñíîâíîé öåïè, íàëè÷èå áîêîâûõ ãðóïï, çàðÿä, æåñòêîñòü è ò.ä.).  ñëó÷àå ñîïîëèìåðîâ âàæíóþ ðîëü èãðàåò ïåðâè÷íàÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü ÷åðåäóþùèõñÿ âäîëü ïî öåïè ìîíîìåðíûõ çâåíüåâ íåñêîëüêèõ òèïîâ. äàííîé ðàáîòå ðàññìàòðèâàåòñÿ íåéòðàëüíûé (íåçàðÿæåííûé) ñîïîëèìåð,ñîñòîÿùèé èç äâóõ òèïîâ áëîêîâ, ãèáêîãî è ïîëóæåñòêîãî, ñ îäèíàêîâûì äëÿîáîèõ òèïîâ áëîêîâ êîðîòêîäåéñòâóþùèì ïîòåíöèàëîì îáúåìíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó ìîíîìåðíûìè çâåíüÿìè (òî åñòü ñ îäèíàêîâûì ñðîäñòâîì ê ðàñòâîðèòåëþ). Äàííàÿ ìîäåëü âíóòðèìîëåêóëÿðíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ÿâëÿåòñÿ àïïðîêñèìàöèåé ðåàëüíî ñóùåñòâóþùèõ ìîëåêóëÿðíûõ ñèñòåì ñ âçàèìîäåéñòâèåìÂàí äåð Âààëüñà.
×åðåäîâàíèå ãèáêèõ è ïîëóæåñòêèõ ó÷àñòêîâ âäîëü ïî öåïèâñòðå÷àåòñÿ êàê âî ìíîãèõ êëàññàõ ñèíòåòè÷åñêèõ ñîïîëèìåðîâ, èñïîëüçóåìûõäëÿ ðàçëè÷íûõ ïðèëîæåíèé, ãäå æåñòêîñòüþ îáëàäàåò ñàìà ïåðâè÷íàÿ ñòðóêòóðà ìàêðîìîëåêóëû, òàê è â ðàçëè÷íûõ áèîïîëèìåðíûõ êîíôîðìàöèÿõ, ãäåæåñòêîñòüþ ìîãóò îáëàäàòü ýëåìåíòû âòîðè÷íîé ñòðóêòóðû, íàïðèìåð àëüôàñïèðàëè â áåëêîâûõ ìîëåêóëàõ.Èçìåíåíèå âíåøíèõ óñëîâèé ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ êîíôîðìàöèè ìàêðîìîëåêóëû. Íàõîæäåíèå îáëàñòåé óñòîé÷èâîñòè ðàçëè÷íûõ òèïîâ êîíôîðìàöèéïðè çàäàííûõ âíåøíèõ è âíóòðåííèõ ïàðàìåòðàõ ïðåäñòàâëÿåò áîëüøîé èíòåðåñ.
Îäíàêî, äàæå çíà÷èòåëüíûå óñïåõè â ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèÿõ2äî ñèõ ïîð íåäîñòàòî÷íû äëÿ ïîëíîãî èçó÷åíèÿ ïåðåõîäîâ ìåæäó ñòðóêòóðàìè(êîíôîðìàöèÿìè), è äåòàëè ïðîöåññîâ ïåðåõîäîâ îñòàþòñÿ íà òåêóùèé ìîìåíòíåÿñíûìè, òàê êàê â ýêñïåðèìåíòå ñëîæíî èçó÷àòü ñâîéñòâà îäèíî÷íîé ìàêðîìîëåêóëû. Êîìïüþòåðíîå ìîäåëèðîâàíèå ìîæåò ïîìî÷ü çàãëÿíóòü âíóòðüîäèíî÷íîé ìàêðîìîëåêóëû è íàéòè îáëàñòè óñòîé÷èâîñòè ðàçëè÷íûõ òèïîâ êîíôîðìàöèé.Áèîïîëèìåðû ÿâëÿþòñÿ ãåòåðîïîëèìåðàìè, ìîëåêóëû êîòîðûõ ñîñòîÿò èçìîíîìåðíûõ çâåíüåâ ðàçíûõ òèïîâ (20 ðàçëè÷íûõ òèïîâ àìèíîêèñëîò äëÿ áåëêîâ è 4 òèïà íóêëåîòèäîâ äëÿ ÐÍÊ è ÄÍÊ). Ýòî ñëîæíûå ìàêðîìîëåêóëû,êîòîðûå ÷àñòî èìåþò íàòèâíóþ êîíôîðìàöèþ èëè íåñêîëüêî îñîáåííûõ ñïåöèôè÷åñêèõ êîíôîðìàöèé, â êîòîðûõ îíè ìîãóò âûïîëíÿòü îïðåäåëåííûå ôóíêöèè. Áèîïîëèìåðû îòëè÷àþòñÿ ñïîñîáíîñòüþ ïåðåõîäèòü â íàòèâíîå ñîñòîÿíèåçà î÷åíü ìàëîå âðåìÿ (ïàðàäîêñ Ëåâèíòàëÿ ).
Ëàíäøàôò êîíôîðìàöèîííîé ñâîáîäíîé ýíåðãèè îäèíî÷íîé ìàêðîìîëåêóëû áèîïîëèìåðà ñèëüíî èçðåçàí, ìîæåòñîäåðæàòü áîëüøîå êîëè÷åñòâî ëîêàëüíûõ ìèíèìóìîâ, è íåðåøåííûì îñòàåòñÿâîïðîñ î òîì, êàê áèîïîëèìåðû ìîãóò áûñòðî íàõîäèòü ãëîáàëüíûé ìèíèìóì.Âîçìîæíî, äëÿ ýòîãî íåîáõîäèìî íàëè÷èå êîîïåðàòèâíîñòè äâèæåíèé íà ðàçëè÷íûõ ìàñøòàáàõ. Êîìïüþòåðíîå ìîäåëèðîâàíèå ìîæåò ïîìî÷ü ïîíÿòü ýòèïðîöåññû.Êîìïüþòåðíîå ìîäåëèðîâàíèå ìåòîäàìè ïîëíîàòîìíîé ìîëåêóëÿðíîé äèíàìèêè âîçìîæíî òîëüêî äëÿ î÷åíü íåáîëüøèõ ìîëåêóë (íåáîëüøèõ áåëêîâ).Êðîìå òîãî, â ñëîæíûõ ìîäåëÿõ íåâîçìîæíî âûäåëèòü êëþ÷åâûå ôàêòîðû, èãðàþùèå îñíîâíóþ ðîëü â ñëîæíûõ êîíôîðìàöèîííûõ ïåðåñòðîéêàõ â áèîìàêðîìîëåêóëàõ.
Àëüòåðíàòèâíûé ïîäõîä ê èçó÷åíèþ ñëîæíûõ ìàêðîìîëåêóëÿðíûõñèñòåì ñîñòîèò â èñïîëüçîâàíèè ïðîñòûõ ìîäåëåé è âûäåëåíèè îòäåëüíûõ âêëàäîâ â Ãàìèëüòîíèàí âçàèìîäåéñòâèÿ ñ öåëüþ âûÿñíåíèÿ ðîëè êàæäîãî èç ýòèõâêëàäîâ â òîì èëè èíîì ïðîöåññå.  äàííîé äèññåðòàöèîííîé ðàáîòå èñïîëüçóþòñÿ êàê ðàç òàêèå ïðîñòûå (êðóïíîçåðíèñòûå) ìîäåëè äëÿ öåëåíàïðàâëåííîãîèçó÷åíèÿ âëèÿíèÿ æåñòêîñòè íà ãëîáóëÿðíûå êîíôîðìàöèè ãèáêî- æåñòêîöåïíîãî ñîïîëèìåðà.Ïåðâîé ïðîñòîé ìîäåëüþ, èìåþùåé îòíîøåíèå ê ïðîáëåìå ñâîðà÷èâàíèÿ(ôîëäèíãà) áåëêà, áûëà ìîäåëü ïåðåõîäà êëóáîê ãëîáóëà â ãîìîïîëèìåðíîé3öåïè. Ïåðåõîä êëóáîê ãëîáóëà â ýòîé ìîäåëè áûë ôàçîâûì ïåðåõîäîì âòîðîãîðîäà â òåðìîäèíàìè÷åñêîì ïðåäåëå áåñêîíå÷íî äëèííîé öåïè, â òî âðåìÿ êàêäëÿ ôîëäèíãà áåëêà õàðàêòåðíî íàëè÷èå ñêðûòîé òåïëîòû ïåðåõîäà, óêàçûâàþùåé íà ïåðåõîä ïî òèïó ïåðâîãî ðîäà.
Ââåäåíèå æåñòêîñòè â ìîäåëü ãîìîïîëèìåðíîé öåïè ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ ðîäà ïåðåõîäà ñî âòîðîãî íà ïåðâûé,êîãäà ïåðåõîä ïðîèñõîäèò â ãëîáóëó ñ îðèåíòàöèîííûì óïîðÿäî÷åíèåì çâåíüåâ.Áîëåå òîãî, óìåíüøåíèå ðàäèóñà äåéñòâèÿ ïîòåíöèàëà âçàèìîäåéñòâèÿ ìîæåòèçìåíèòü ðîä ïåðåõîäà ñî âòîðîãî íà ïåðâûé â ãèáêîé ãîìîïîëèìåðíîé öåïè,êîãäà ïåðåõîä èç êëóáêîâîãî ñîñòîÿíèÿ ìîæåò ïðîèñõîäèòü ñðàçó â êðèñòàëëè÷åñêóþ òâåðäóþ ãëîáóëó, ìèíóÿ (îòñóòñòâóþùåå) ñîñòîÿíèå æèäêîé ãëîáóëû.Íà äëèííîì ïóòè îò ñàìûõ ïðîñòûõ ìîäåëåé ê áîëåå ñëîæíûì ìîæíî âûäåëèòü ñëåäóþùèå ýòàïû: ãèáêèé ãîìîïîëèìåð, æåñòêîöåïíàÿ ìàêðîìîëåêóëà, AB-ñîïîëèìåð (HP- ñîïîëèìåð), ñîñòîÿùèé èç çâåíüåâ äâóõ òèïîâ ãèäðîôèëüíûõ èëè ïîëÿðíûõ, P, è ãèäðîôîáíûõ, Í, ó÷åò ñïåöèôè÷åñêèõ âçàèìîäåéñòâèé (âîäîðîäíûõ ñâÿçåé, îðèåíòàöèîííî çàâèñèìûõ âçàèìîäåéñòâèé, íàñûùàþùèõñÿ ñâÿçåé).
 íàñòîÿùåé ðàáîòå ìû ñëåäóåì ýòîìó ïóòè îò ïðîñòûõìîäåëåé ê ñëîæíûì è ðàññìàòðèâàåì ìîäåëü (âñå åùå äîñòàòî÷íî ïðîñòóþ)ãèáêî-æåñòêîöåïíîãî ñîïîëèìåðà.Öåëü ðàáîòûÖåëÿìè äàííîé äèññåðòàöèîííîé ðàáîòû ÿâëÿþòñÿ: 1) èññëåäîâàíèå êîíôîðìàöèîííûõ ïåðåõîäîâ è ïîñòðîåíèå äèàãðàìì ñîñòîÿíèé äëÿ îäèíî÷íîé ìàêðîìîëåêóëû ãèáêî-æåñòêîöåïíîãî ñîïîëèìåðà ñ ðåãóëÿðíîé áëî÷íîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòüþ ïðè âàðüèðîâàíèè äëèíû áëîêà è ïàðàìåòðà æåñòêîñòè; 2) ðàçðàáîòêà ñîâðåìåííîãî ìåòîäà, ïîçâîëÿþùåãî íàéòè âñå âîçìîæíûå (äîñòóïíûå)êîíôîðìàöèè è ïîñòðîèòü ïîëíóþ äèàãðàììó ñîñòîÿíèé ãèáêî-æåñòêîöåïíîãîñîïîëèìåðà ñ âûñîêîé òî÷íîñòüþ. Èñïîëüçîâàíèå íîâîãî àëãîðèòìà ñòîõàñòè÷åñêîãî ïðèáëèæåíèÿ Ìîíòå-Êàðëî äëÿ ïîëó÷åíèÿ àäåêâàòíîé îöåíêè äâóìåðíîéôóíêöèè ïëîòíîñòè ñîñòîÿíèé ïîçâîëÿåò äîñòè÷ü ïîñòàâëåííûõ öåëåé.Àêòóàëüíîñòü ðàáîòûÀêòóàëüíîñòü ðàáîòû çàêëþ÷àåòñÿ â ôóíäàìåíòàëüíîì èíòåðåñå ê âëèÿíèþ âíóòðèöåïíîé æåñòêîñòè â ìàêðîìîëåêóëàõ ìóëüòèáëîê-ñîïîëèìåðîâ íà èõêîíôîðìàöèîííûå ñâîéñòâà è çàâèñèìîñòè êîíôîðìàöèîííîãî ïîâåäåíèÿ òàêèõ4ìàêðîìîëåêóë îò âíåøíèõ óñëîâèé.Ïðàêòè÷åñêàÿ öåííîñòü ðàáîòûÏðàêòè÷åñêàÿ öåííîñòü äàííîé ðàáîòû ñîñòîèò â ðàçðàáîòêå äâóìåðíîãîàëãîðèòìà ñòîõàñòè÷åñêîãî ïðèáëèæåíèÿ Ìîíòå-Êàðëî, ïîçâîëÿþùåãî ñòðîèòüïîëíûå äèàãðàììû ñîñòîÿíèé äëÿ îäèíî÷íîé ìàêðîìîëåêóëû ìóëüòèáëîêñîïîëèìåðà ñ æåñòêîñòüþ, èçìåíÿþùåéñÿ âäîëü ïî öåïè.
Âûáðàííûå ïîòåíöèàëû èìîäåëü õîðîøî îïèñûâàþò ñâîéñòâà îäèíî÷íûõ ìàêðîìîëåêóë äîñòàòî÷íî øèðîêîãî êðóãà âåùåñòâ. Èñïîëüçîâàíèå äàííîãî ìåòîäà â ñîâîêóïíîñòè ñ ñîâìåùåííûì êàíîíè÷åñêèì è ìèêðîêàíîíè÷åñêèì àíàëèçîì ïîçâîëÿåò íàéòè âñåòèïû ñòðóêòóð è îïðåäåëèòü òèï ïåðåõîäà ìåæäó íèìè. Íåêîòîðûå èç òàêèõñòðóêòóð â íàñòîÿùåå âðåìÿ íåâîçìîæíî îïðåäåëèòü ñ ïîìîùüþ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé. Ðåçóëüòàòû íàñòîÿùåé äèññåðòàöèîííîé ðàáîòû ìîãóòñëóæèòü ñòèìóëîì äëÿ ïîñòàíîâêè íîâûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé.Âàæíûé âêëàä â ìåòîäèêó êîìïüþòåðíîãî ýêñïåðèìåíòà ñîñòîèò òàêæå â òîì,÷òî íà ïðèìåðå èññëåäóåìîé ñèñòåìû ãèáêî-æåñòêîöåïíîãî ïîëèìåðà ïðîâåäåíäåòàëüíûé àíàëèç îòëè÷èé ïðåäñêàçàíèé ìèêðîêàíîíè÷åñêîãî àíàëèçà ïðè èñïîëüçîâàíèè äâóõ ðàçëè÷íûõ îïðåäåëåíèé ýíòðîïèè, ïî Áîëüöìàíó è ïî Ãèááñó.Íàó÷íàÿ íîâèçíà ðàáîòûçàêëþ÷àåòñÿ â ñëåäóþùåì:• Âïåðâûå ðàçðàáîòàí íîâûé äâóìåðíûé àëãîðèòì ñòîõàñòè÷åñêîãî ïðèáëèæåíèÿ Ìîíòå-Êàðëî (ÑÏÌÊ), ïîçâîëÿþùèé ýôôåêòèâíî ïîëó÷èòü îöåíêó äâóìåðíîé ôóíêöèè ïëîòíîñòè ñîñòîÿíèé îäèíî÷íîé öåïè ãèáêî- æåñòêîöåïíîãî áëîêñîïîëèìåðà.• Äëÿ èññëåäóåìîé ìîäåëè ìàêðîìîëåêóëû âïåðâûå ïîëó÷åíû ïîëíûå äèàãðàììû ñîñòîÿíèé äëÿ äëèíû öåïè N = 64 ìîíîìåðíûõ çâåíà è äëèíáëîêîâ 4,8,16,32.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
