摘要
分子动力学模拟作为一种迅速发展的研究方法，具有解释实验现象、揭示反应机理的作用。本论文以分子动力学模拟为主要研究手段，基于Amber、Charmm及ReaxFF力场针对β-环糊精/特布他林 (β-CD/TB) 手性拆分、飞秒激光辐照下Al/NiO铝热反应及纤维素对钙离子吸附展开系列研究，研究结果如下所示： 1. 基于实验数据，使用分子动力学/量子力学/连续溶剂模型(MD/QM/CSM)方法研究β-CD和heptakis(2,3-di-O-acetyl)-β-CD (HAD-β-CD)对TB的手性拆分机理。计算结果表明，对于HDA-β-CD/TB复合物，客体分子由苯环端进入环糊精腔，解决了实验中存在的TB在HDA-β-CD腔中取向不确定的问题。R-TB 被紧密包合在 HAD-β-CD 空腔中，结合自由能表明，R-复合物的这种紧密结合模式增强了主客体疏水相互作用，并使R-复合物比S-复合物更稳定。相对来说，由于β-CD的柔韧性差，R-和 S-TB与β-CD 的结合模式相似，削弱了其区分 R-和S-TB的能力。计算结果与实验一致，并有效补充和解释了实验现象。 2. 基于ReaxFF方法进行分子动力学模拟，研究不同能量飞秒激光对Al/NiO铝热反应的影响。计算结果表明飞秒激光烧蚀条件下该体系铝热反应发生的临界温度在510 K~580 K之间，随着初始反应温度的升高，铝热反应的延迟时间缩短。均方根位移变化表明铝热反应基于扩散机制发生，与实验结果一致。 3. 利用分子动力学模拟研究纤维素对钙离子的吸附机制，研究结果表明水溶液中的纤维素会相互聚集缠绕，导致钙离子与纤维素链中羟基氧原子的相互作用增强，从而吸附在纤维素上。该吸附机制为钙离子能在纤维素单元上形成初始核这一实验现象提供了较合理的解释。
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