[发明专利]一种化学波筛选活性纳米物质的模拟方法

权利要求书

1.一种化学波筛选活性纳米物质的模拟方法，其特征在于包括一下步骤：

(1)构建模型：所述的模型溶液粒子、纳米胶球、化学波的建立和纳米胶球运动性质；

(2)计算模拟：计算纳米胶球和溶液粒子流动过程的数据，粒子之间的碰撞由MPC方法进行模拟，而运动是由MD模拟完成的，

a.设定初始条件；

b.计算化学波以及纳米胶球的位置；

c.计算各种粒子之间的相互作用受力和纳米胶球的速度；

(3)数据分析：活性纳米胶球可以随着化学波的推移前进，分析活性纳米胶球与化学波波峰之间的相对距离(动态平衡状态)随着化学反应系数改变的变化趋势，计算活性纳米胶球与化学波波峰之间的相对距离。

2.根据权利要求1所述的一种化学波筛选活性纳米物质的模拟方法，其特征在于所述

1)溶液粒子：

用没有大小只有质量的“点”状粒子对溶液粒子进行模拟，然后通过对其进行不同的标记区分A，B两类溶液粒子；建立起一个由碰撞到运动再到碰撞的具有热涨落的非均匀溶液粒子系统；

2)纳米胶球：

将具有活化性质的纳米胶球C球和另一种不具有活化性质的纳米胶球N球置入系统中；活性纳米胶球C球对系统中的溶液粒子A粒子具有催化作用A+C→P+C将燃料粒子A转化为产物粒子P，非活性纳米胶球N球对系统中的溶液粒子均没有催化作用，在其周围没有新的粒子生成；纳米胶球与溶液粒子之间通过LJ势相互作用；

3)化学波的建立：

两种溶液粒子A与B之间会发生化学反应(k₂化学波的反应系数)其通过RMPC模拟实现，在系统x方向左侧区域放入A粒子，其他位置右侧区域放入B粒子，随着模型演化的开始，在粒子A与B之间相互的扩散过程中，在系统某些格子中就会满足化学反应的反应条件，进而发生反应，通过反应B粒子逐渐转化为A粒子，在整个系统中就会形成一个沿x正方形传播的化学波；

4)纳米胶球运动性质

随着化学反应前沿沿着系统的x轴从左向右推移，当化学反应前沿遇到活性纳米胶球时，由于活性纳米胶球两侧A粒子分布不对称，这样就会在活性纳米胶球周围生成P粒子的浓度梯度场，活性纳米胶球左侧的P粒子多于右侧，活性纳米胶球就会受到沿着x轴正向的外力，在运动过程中需要克服来自于系统中溶液粒子的粘滞阻力，当沿着x轴正向的推力大于粘滞阻力时，活性纳米胶球就会沿着x轴正向运动，由于非活性纳米胶球对系统中的两种溶液粒子均没有催化作用，没有驱动其定向运动的力产生，因此只做布朗运动；活性纳米胶球会随着化学反应前沿的推移运动，随着时间的演化，活性纳米胶球就会被筛选出来。

3.根据权利要求2所述的一种化学波筛选活性纳米物质的模拟方法，其特征在于所述的纳米胶球的位置如公式(1)所示：

其中：x_t表示表示纳米胶球在t时刻的位置，v_t表示纳米胶球在t时刻的速度，F_t(x)表示纳米胶球在t时刻的受力；

波峰是两种粒子A/B的交界面，将系统分成一系列的窄带，窄带宽度strip＝0.5，每个窄带有一个对应的编号i＝0-399，波峰所在的窄带两种粒子的差值最小，在每一步中记录每个窄带的A粒子数TDIVIDA(i)，B粒子数TDIVIDB(i)，波峰所在的窄带满足|TDIVIDA(i)-TDIVIDB(i)|＜50，则波峰的位置如下所示：

x_crest＝(i_crest+0.5)·strip (2)

其中：x_crest表示化学波波峰的位置，i_crest为波峰所在的窄带编号。