基于从头算模型预测表面活性剂临界胶束浓度的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于从头算模型预测表面活性剂临界胶束浓度的方法，包括以下步骤：根据化学位的统计热力学得到一个递归模型：；通过分子动力学模拟计算得到占据体积以及不同尺寸胶束的化学位后，采用所述述递归模型将(n+1)聚体的浓度表达成了单体和n聚体浓度的解析函数。于是若以单体浓度为起点，利用该递归方程可以依次计算出不同尺寸的n聚体的浓度，n=2,3...，从而推导得出CMC大小。本发明专利技术提供的方法可以应用于多种类型的表面活性剂。用于多种类型的表面活性剂。用于多种类型的表面活性剂。

【技术实现步骤摘要】
基于从头算模型预测表面活性剂临界胶束浓度的方法


[0001]本专利技术属于表面活性剂
，具体涉及一种基于从头算模型预测表面活性剂临界胶束浓度的方法。

技术介绍

[0002]表面活性剂是由疏水基团和亲水基团组成的一类广泛应用于消费品、材料合成、催化过程和化学工业的功能性分子。临界胶束浓度(CMC)是表面活性剂最重要的性质之一，它决定了表面活性剂在溶液和表面的浓度分配，从而在很大程度上影响表面活性剂的性能。通过第一性原理计算预测表面活性剂分子临界胶束浓度可以用更小的成本更高效的筛选分子。此外，计算模拟还可以阐明实验难以描述的与聚合相关的结构和能量变化的微观细节，这些信息对设计新分子或改进已知表面活性剂分子具有很高的应用价值。
[0003]实验上一般通过电导率、表面张力、光散射光谱等方法来检测表面活性剂溶液相关性质随表面活性剂分子浓度的变化情况。计算模拟方面同样可以通过分子动力学或者蒙特卡洛模拟表面活性剂溶液体系随溶液浓度的变化。通过在临界胶束浓度附近这些测试性质的突变情况可以确定临界胶束浓度的大小。另外从理论角度出发，也可以通过单链平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于从头算模型预测表面活性剂临界胶束浓度的方法，其特征在于，包括以下步骤：首先将化学位的统计热力学表达式分解为理想和超额两部分贡献：其中k
B
是玻尔兹曼常数，Λ是粒子的德布罗意波长，V和N分别是体系的体积和粒子数，Z
N+1
和Z
N
分别是(N+1)个粒子和N个粒子体系的构型积分；结合分步增长模型，即假设一个(n+1)聚体是由一个n聚体与一个单体相结合产生，在平衡状态下，有如下关系：μ
n+1
‑
μ
n
‑
μ1＝0得到一个递归模型：通过分子动力学模拟计算的物理量分别是V
(n)
以及指数项中的超额化学势；其中V
(n)
，即n聚体的占据体积的计算方法是根据胶束整体上呈球形分布的假设，结合从分子动力学模拟的轨迹文件中统计得到单个胶束的回旋半径尺寸通过简单的几何运算得出；通过分子动力学模拟计算得到占据体积以及不同尺寸胶束的化学位后，采用所述述递归模型将(n+1)聚体的浓度表达成了单体和n聚体浓度的解析函数。于是若以单体浓度ρ1为起点，利用该递归方程可以依次计算出不同尺寸的n聚体的浓度，n＝2,3...，从而推导得出CMC大小。2.根据权利要求1所述的基于从头算模型预测表面活性剂临界胶束浓度的方法，其特征在于，所述的递归模型中，指数项中超额化学势，采用热力学积分方法，通过计算在单分子溶液体系和单胶束溶液体系中分别消去一个表面活性剂分子的自由能变化得到；表面活性剂单分子的化学位采用极稀溶液模型计算得到；单体在溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈喆，马健，温书豪，赖力鹏，
申请(专利权)人：深圳晶泰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：