Введение к работе
Актуальность темы исследования. Метод Монте-Карло (МК), предложенный пятьдесят лет назад Метрополисом и др , является мощным инструментом в изучении неидеальных молекулярных систем В ю же время стандартная МК-процедура становится неэффективной во множестве важных, физических ситуаций Для изучения систем, имеющих грубый рельеф потенциальной энергии с множеством локальных минимумов, при рассмотрении фазовых переходов и других явлений, проходящих при низких температурах, высоких плотностях или в присутствии сложных молекулярных компонентов, приходится модифицировать стандартные подходы Такие модификации, предложенные в прошлом десятилетии, известны теперь под общим названием обобщенных ансамблей МК К ним относятся расширенный ансамбль МК и энтропическое моделирование В 2001 году Ванг и Ландау (ВЛ) предложили алгоритм, в котором происходит автоматическая настройка параметров энтропического моделирования
Изучение зависимости физических свойств полимерных молекул от их состава является одной из центральных проблем современной физики высокомолекулярных соединений В данной работе ВЛ-алгоритм бьш применен к исследованию ряда континуальных полимерных моделей свободносочленен-ных свободных и замкнутых цепей, цепей с фиксированным валентным углом — предельных углеводородов — и простейшего полипентида — полиглицина
Целью работы являлось исследование хонформационных свойств указанных полимерных моделей В атермическом случае для свободносо-члененных цепей был разработан и использован вариант ВЛ-алгоритма, позволивший определить избыточную энтропию полимера как функцию диаметра мономера в широком диапазоне его изменения в одной МК-про-цедуре В термическом случае для всех исследуемых моделей были вычислены распределения по энергиям Эти распределения позволили рассчитать значения конформационной внутренней энергии, теплоемкости, избыточной энтропии и радиуса инерции в зависимости от температуры
Научная новизна. С помощью компьютерною моделирования методом Монте-Карло с использованием алгоритма Ванга-Ландау в представленной работе впервые
Произведено сравнение алгоритма свободных блужданий с ВЛ-алгоритмом при использовании этих методов в изучении моделей свободно-сочлененных цепей
Получены распределения свободносочлененных незамкнутых и замкнутых цепей по величине наименьшего расстояния между не соседними мономерами
Изучено аппроксимационное поведение зависимостей удельной избыточной энтропии свободносочлененных незамкнутых и замкнутых цепей с различными диаметрами мономеров
Получены распределения свободносочлененных незамкнутых и замкнутых цепей по энергии Рассчитаны зависимости термодинамические величин системы от температуры
Получены распределения но энергиям для моделей с фиксированным валентным углом (н-алканов и полиглицинов) Рассчитаны зависимости термодинамические величин этих систем от температуры
Построены изображения конформаций полимерных моделей с характерными энергиями
Теоретическая и практическая ценность. Описанные в работе методы и алгоритмы универсальны, их можно применять в исследованиях сложных систем, например, при изучении и предсказания конформационных свойств биологических макромолекул
Апробация работы. По материалам диссертации были сделаны доклады на следующих конференциях «Computei Simulation of Liquid Crystals and Polymeis» (17—21 июля 2003 года, Епсе, Италия), «Современные проблемы науки о полимерах» (1—3 февраля 2004 года, Санкт-Петербург), «Molecular Mobility and Order in Polymer System» (20— 24 июня 2005 года, Санкт-Петербург), «Fundamental Problems in Statistical Physics XI» (4—17 сентября 2005 года, Leuven, Бельгия), «ХШ Симпозиум по межмолекулярному взаимодействию и конформациям молекул» (19— 23 июня 2006 года, Санкт-Петербург)
Основной материал диссертации опубликован в четырех работах Список публикаций приведен в конце автореферата
Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы Объем работы составляет 112 страниц, включая 36 рисунков и 6 таблиц Список литературы содержит 62 наименования
