从单链动力学到结构形成:跨缠结区(共)聚合物熔体的动态自洽场理论与分子动力学
研究基于 Kremer–Grest 模型的分子动力学模拟与 reptation 理论,从单链结构因子弛豫动力学出发,为中等和强缠结的均聚物与二嵌段共聚物体系构建迁移率函数,并将其用于 DSCFT。
推荐理由:从单链结构因子弛豫构建非局域迁移率函数,为 DSCFT 模拟缠结聚合物熔体结构形成提供可迁移的参数化思路。
研究基于 Kremer–Grest 模型的分子动力学模拟与 reptation 理论,从单链结构因子弛豫动力学出发,为中等和强缠结的均聚物与二嵌段共聚物体系构建迁移率函数,并将其用于 DSCFT。
推荐理由:从单链结构因子弛豫构建非局域迁移率函数,为 DSCFT 模拟缠结聚合物熔体结构形成提供可迁移的参数化思路。
研究提出基于介质阻挡放电(DBD)的摩擦纳米发电机(TENG)恒电荷谱方法,用于解析聚合物介电体中的陷阱能量、密度与空间分布。旋转 TENG 提供高阻抗千伏级激励,每周期稳定转移电荷约 262 nC,针状电极几何与放电间隙兼顾稳定 DBD 形成与去陷信号可见性;耦合载流子-场模型可分离等离子体驱动背景,从而重建陷阱能量与密度。
推荐理由:原文给出 TENG 恒电荷谱与热刺激电流法的偏差区间,并展示 PTFE 与 PA 的陷阱能级与空间分布差异。
全原子分子动力学模拟比较了载姜黄素ABA三嵌段共聚物胶束与ApoE、HSA、IgG三种血浆蛋白的相互作用,胶束疏水核心相同,仅亲水A段分别为pEG、pDMAA或pSAR,载药量为20%和60%。pEG胶束蛋白结合最强,pDMAA与pSAR相互作用较弱且局限于表面。
研究用定域芘荧光法测量了聚苯乙烯(PS)基体在接枝链界面附近的局部玻璃化转变温度 Tg(z),体系为带不同链长 PS 端接枝链的二氧化硅基底。结果显示,Tg(z) 从接枝界面处比本体高 45 K 的数值恢复到本体值需经过约 100 nm 距离,远超接枝链的伸展范围,为 2Rg 的 6 至 16 倍。
推荐理由:用定域芘荧光法逐点测出接枝界面附近 PS 基体的 Tg(z) 梯度,并给出梯度范围随接枝链长的反比标度关系。
研究将同步辐射 X 射线对分布函数(PDF)分析与机器学习加速的分子动力学(MD)模拟结合,解析两种三维亚胺连接 COF 的局部结构与动力学,分别为由 6,13-dihydropentacene(DHP)与 tetrakis(4-aminophenyl)methane(TAM)组装的 COF-682 [(DHP)(TAM)]imine。
推荐理由:同步辐射 PDF 与机器学习加速 MD 联用,为解析柔性构筑单元组装的三维 COF 局部动力学提供了可迁移方法。
一种名为 Azi-LPXL-MS 的化学选择性策略被提出,它将 N–H 氮丙啶基团安装到天然不饱和脂质的酰基链上,再借助胺反应试剂 DSS 交联邻近赖氨酸残基,从而在一次实验中同时鉴定脂质结合位点与蛋白内肽段间距离约束。
研究团队提出一种小数据、文献来源、物理引导的筛选与设计框架,将贝叶斯优化与 XGBoost 回归结合并做实验验证,用递归特征消除选出的 18 个物理描述符预测界面能垒,测试集 R² 为 0.87。
推荐理由:用物理引导的主动学习筛选能量过滤型热电复合材料,并给出创面愈合的器件与动物实验数据,可看数据驱动筛选如何落到生物电子应用。
该工作系统综述了电卡(EC)聚合物的近期进展,聚焦提升极化熵变的两个基本要点:提高零场熵并降低偶极翻转能垒以增强电场响应性。二者共同构成高极化熵策略,有望逼近极化熵的上下界以最大化电卡效应(ECE)。PVDF 基含氟聚合物虽具柔性、易合成、自修复和低击穿风险,但极化熵变偏低限制了其制冷能力。
研究建立流变学指导方法,用明胶(Gel)/氧化海藻酸钠(OSA)/苯硼酸水凝胶量化加热对网络弹性与粘弹松弛的影响,提出平台模量损失比与归一化复数粘度比两个描述符。明胶浓度控制网络刚性与可变形性,Gel/OSA 比控制热不稳定物理交联与 Gel−OSA 相互作用的平衡,2:1 配比热-力学响应最优。自修复、再加工、粘附与溶胀测试进一步显示多功能性能。
该工作用粗粒化分子动力学模拟研究由周期性接枝均聚物刷与无规共聚物刷组成的图案化模板对 AB 嵌段共聚物自组装的引导作用,考察均聚物刷化学亲和力、高分子刷长度和共聚物刷组成的影响。
推荐理由:用粗粒化分子动力学模拟给出均聚物刷化学亲和力与刷长的协同优化区间,为定向自组装的引导图案设计提供可迁移参数。
研究者将活性聚苯乙烯阴离子接枝到酯官能化链行走聚乙烯主链上,制得聚苯乙烯接枝链行走聚乙烯接枝共聚物,并设计粗产物与纯化产物两个互补样品系列,纯化样品的聚苯乙烯接枝链长分别为 2、3、4 kg/mol。
推荐理由:原文给出接枝链长 2、3、4 kg/mol 的系列样品,并用多维表征区分接枝共聚物与均聚物残留,可作聚烯烃接枝物合成与纯度验证的参照。
研究用纳米力学 AFM mapping 与单分子力谱(SMFS)两种 AFM 技术,从聚集体尺度到单链尺度定量表征了 cis-1,4-聚异戊二烯(PI)与无机材料间的粘附。
研究提出一种分子管理论,解释长链支化聚合物熔体中实验观测到的非线性指数(NLI)特征峰值。该理论在近期线性聚合物非线性管取向描述的基础上,引入支化介导的取向约束与延迟的臂回缩:主链先如线性聚合物一样产生非线性取向,随后长臂回缩逐步松弛支化介导的取向约束并抹去主链取向记忆,二者竞争形成 NLI 峰值及峰后衰减。
推荐理由:用分子管理论解释长链支化熔体非线性振荡中 NLI 峰值的来源,把谐波响应与支化结构参数直接对应起来。
研究团队提出一种应变传感集流体(SSCC),通过 UV 辅助转印与表面电镀将图案化 Constantan 应变传感单元集成到铜集流体内部,保持连续导电铜表面并可直接涂覆石墨,使该集流体在软包电池中作为负极片使用。
推荐理由:把应变传感单元集成进铜集流体,可在不干扰电芯结构的前提下原位读取石墨电极的嵌锂应变。
研究者开发了电化学荧光显微方法,在工况下测定聚合物涂层内部的 pH 值,以区分局部 pH 与其他因素对电催化的贡献。他们将带荧光 pH 探针的聚乙烯亚胺(PEI)涂覆在多晶金上,以电化学析氢作为 pH 敏感模型反应,用宽场显微镜量化膜厚方向平均 pH 的时间变化,用共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)测定膜内 pH 的空间分布。
推荐理由:用荧光显微在工况下测聚合物涂层内 pH 分布,为区分局部缓冲与传质效应提供了可迁移的测量思路。
研究团队用成对排序 Siamese D-MPNN 在已发表 SAM 对照-目标数据对上训练,发现降低尾基平面性可提升 PCE,据此设计出七元环 SAM 4PABAP(ML 评分 +2.54)和 4PAHBAP(+5.52),均高于 4PACz(−0.32)。
推荐理由:用成对排序 Siamese D-MPNN 从已发表 SAM 数据中筛选空穴传输分子,并给出可迁移的机器学习先行再验证流程。
研究用密度驱动的差速沉降把 P3HT 纳米线分成结晶纳米线沉淀与较短纳米线、低分子量链的上清液,并用 Cryo-TEM 在单根纳米线水平定量映射主链倾斜、宽度均匀性和层状相干性,发现两部分的局部共面 π–π 堆积均保留,而沿层状堆积方向的长程有序集中在沉淀中。
推荐理由:用密度差沉降与 Cryo-TEM 单根纳米线定量映射,把共轭高分子结构异质性变成可编程参数。
研究提出剪切主导剥离(SDE)策略,用粘弹性绿色高分子作为能量调节剂,将球磨中的破坏性冲击转为有益剪切,构建剪切传导界面以促进层间剥离、抑制碎片化并实现原位热氧化保护。
推荐理由:提出以粘弹性绿色高分子调控球磨能量的剪切主导剥离策略,为二维材料规模化无损制备提供可迁移路径。
研究用 CO2 激光(λ ≈ 10.6 µm,功率 ≈ 7 W)在二维 NiO 纳米片上稳定 Ru 单原子(Ru–SA/NiO),激光处理在 NiO 中引入氧空位并促进 NiO 向 Ru–SAs 的界面电子转移,优化乙二醇氧化反应(EGOR)关键中间体吸附。
推荐理由:hybrid-SIMS 结合原位光谱与理论计算,给出 PET 衍生乙二醇氧化中 C─C 键选择性断裂的中间体证据。
研究开发并应用了一种含氢硅碳氮(SiCNH)陶瓷的机器学习原子间势,训练数据库包含超过9000个构型,涵盖非晶模型、高温态、表面与晶体结构预测。该势支持8000原子体系的大规模分子动力学模拟,揭示热处理过程中碳畴从非晶SiCN基体逐步形核、形成类石墨烯片层,同时保持陶瓷网络完整。模型复现了实验原子对分布函数,并显示缺陷五元环和/或七元碳环介导向稳定六元芳香结构的转变。
推荐理由:原文给出机器学习势函数训练数据库规模与8000原子模拟尺度,可了解聚合物衍生陶瓷相分离的原子级模拟路径。
研究团队开发了偏振全息成像显微镜(PHIM),将偏振敏感全息与计算体积重建结合,无需机械扫描即可对天然海水中的活体浮游动物进行无标记4D运动动力学与内源结构各向异性分析。以海洋轮虫为模型,暴露于20–500 nm聚苯乙烯纳米塑料后,运动并未被简单抑制,而是重新分布为探索、重定向等不同运动模式;消化囊泡的偏振对比显著降低并与荧光验证的纳米塑料积累空间相关,钙成像进一步显示伴随的生理扰动。
研究提出一种在体素化结构空间中直接搜索的框架,将立方对称单胞编码为连续隐表示,并用代理模型引导的多目标搜索配合主动学习循环,把预测结果反复转化为高保真验证数据。
推荐理由:用生成式 AI 与主动学习在体素结构空间直接搜索,得到超出预设拓扑族的碳纳米架构,并给出刚度与强度提升幅度。
研究用 Landau-de Gennes 型自由能框架描述铁电向列相液晶(FNLCs)的体相中间相,该框架由挠曲电、弹性、体相有序与极化-向列耦合共同稳定,可预测铁电向列相、反铁电展曲向列相、非极性向列相与各向同性相及其正确的相变序列。研究还预测了由周期性展曲-弯曲结构表征的弯曲失稳驱动新中间相,并计算了依赖关键耦合机制的完整体相铁电向列相相图。
研究团队将胺功能化固体吸附剂喷涂到碳纤维基底上,制成模块化 CO2 捕集滤芯,可在 100 °C 下通过焦耳加热在 15 min 内快速热再生。系统尺度运行用差分进化算法优化,并以深度神经网络作为代理模型快速近似不同室内条件下的最优控制参数。基于模拟的分析显示,该方案相比传统系统可降低约 14.9–25% 的能耗,同时在多种室外条件下将室内 CO2 维持在 600 ppm。
推荐理由:该工作把胺功能化固体吸附剂喷涂到碳纤维基底,用焦耳加热实现快速再生,并给出系统级能耗与室内 CO2 控制数据。
OpenCGChromatin 高性能粗粒化模型实现近原子级染色质模拟,规模比此前大一个数量级,可覆盖数十 kb 的纤维与生物分子凝聚体。该模型从物理化学原理独立预测了冷冻电镜观察到的连接 DNA 依赖性染色质结构,并揭示组蛋白尾部动力学与相互作用网络。模拟 108 核小体纤维显示,乙酰化以模式特异性方式破坏染色质压缩,其中 H4K16 与 H3K9 修饰的能量破坏作用最强。
作者提出以 Al 基纳米簇作为电子库稳定边缘 Al 单原子位点(Al NCs/Al1-O-C@edge),在 1.6 A cm⁻² 下直接出口 H2O2 浓度达 7.53 wt%,质量归一化产率 60.1 mol h⁻¹ gcat⁻¹。
推荐理由:原文给出 Al NCs/Al1-O-C@edge 在安培级电流下的 H2O2 浓度、产率与 240 h 稳定性,并量化了与废塑料升级耦合后的电压降幅。
这篇综述以“有效异质结”概念重新审视介孔异质结材料(MHJs),强调活性界面可及性与局部电子扰动有效性是核心设计准则。文章梳理了介孔在界面势垒调控、电荷利用与微环境调节中的机制作用,并系统考察了代表性MHJ构型、合成策略与应用。最后指出AI引导预测设计、有效结量化、operando表征与可规模化合成等关键挑战与机遇。
研究将 P3HT 用作多功能导电粘结剂与氧化还原介体,用于无碳添加剂、免压延的 LiFePO4(LFP)正极。P3HT 可在 LFP 工作电位区间内电化学掺杂,形成先于并促进 LFP 氧化还原反应的内部导电网络;π–π 相互作用与 P3HT–Fe 配位使 P3HT 均匀包覆 LFP 颗粒,改善界面接触与粘附并形成超薄稳定的正极–电解质界面。
推荐理由:原文给出 P3HT 粘结剂 LFP 正极的压实密度与体积能量密度数据,并对照 SP:PVDF 体系,可判断导电粘结剂路线的增益幅度。
平面15 µm微机器人经光刻制备,在不同表面条件下于过氧化氢水溶液中呈现平移、圆周和螺旋轨迹。力平衡分析表明其运动由离子梯度驱动的自泳推进、粘性阻力和表面相互作用共同决定,平移速度与轨迹曲率在不同界面条件下相互耦合,该关系可由简化运动学模型描述并与实验和模拟一致。
利用非弹性中子散射(INS)探测软木来源、具纤维素 Iβ 晶型的纤维素纳米晶体中氢键动力学,沿链与横向运动均可分辨。300–340 K 间声子态密度(GDOS)出现振动谱权重瞬态重分布,与羟甲基构象重排和氢键重组一致;沿纤维素链方向的运动比横向运动对构象重排更敏感。
研究合成了一系列不同侧链长度的脂肪酸纤维素酯(FACEs),以厘清分子间相互作用对热塑性的影响。表征与密度泛函理论计算显示,充分酯化大幅破坏氢键网络,范德华相互作用成为主要分子间作用力。
推荐理由:通过合成不同侧链长度的脂肪酸纤维素酯,给出 Hamaker 常数与 Tg、Tf 的定量关联,为理解高取代纤维素酯的热塑性提供依据。
耗散粒子动力学模拟显示,当半柔性双嵌段共聚物的持续长度与嵌段轮廓长度相当时,无序态中单一双连续网络相可被长时间捕获,而该网络在冷却通过有序–无序转变时本应转变为层状相。在平衡有序–无序条件附近进行热循环后,层状相可重新恢复。这些结果提示,通过控制冷却具有适度主链聚合度的瓶刷双嵌段共聚物熔体,有望实现无序网络相。
以1个糯稻品种及其11个SSIIIa和BEIIb氨基酸取代突变体为材料,用4种常用分类方法量化支链淀粉链长分布(CLD),并建立其与淀粉理化性质的偏最小二乘(PLS)回归模型,24个模型中19个Q²(cum)超过0.5。