蛋白质分子链在受限空间下力学行为的分子动力学研究

生物仿生对研制新型材料，特别是超强、超轻、多功能材料具有重大的理论意义和应用前景。生物天然材料如贝壳、骨组织等是由矿物质和蛋白质组成的纳米复合材料。虽然矿物质和蛋白质机械性能很差，但是生物复合材料的强度和韧性却非常高。研究表明蛋白质是生物材料优良机械性能的关键因素。生物材料都具有纳米结构；在纳米结构中，蛋白质分子被隔离在纳米尺度的狭小空间。研究蛋白质分子在受限空间的力学行为将为理解生物材料的合成机理和强化机制提供重要的途径。本研究基于粗粒化（Coarse-grained model）分子动力学研究蛋白质分子单链和多链在受限空间的空间构型、力与变形的关系，以及自组织行为。研究各种参数对上述蛋白质分子链力学性质的影响。通过蛋白质分子的力学性质估计和评价生物材料的宏观力学性质。深入理解生物纳米复合材料的合成机理，为研制超强、智能、自修复仿生材料提供理论依据。