多肽分子与高取向热解石墨碰撞的散射动力学研究？

摘 要

本文利用反应力场（ReaxFF）模拟了中性双甘氨肽与高取向热解石墨（HOPG）的碰撞动力学过程。通过改变初始入射角度和入射能量，我们确定了散射产物的角度分布、平动能分布、内能分布和表面滞留时间分布。双甘氨肽是一种多原子分子，具有较多的低频振动模式和较强的表面吸附相互作用。碰撞过程中，双甘氨肽在表面滞留时间较长，容易发生能量损失，尤其是在表面法线方向。我们发现，碰撞分子的动量沿表面法线方向上明显损失，而沿表面平行方向上的动量则大部分保留。因此，散射角通常呈现出超镜面反射分布，并且末态的平动能要远小于硬立方模型的预测值。本研究对于理解多肽分子与HOPG的碰撞及能量转移过程具有重要意义，有助于设计稀薄大气中收集这类大分子的中性气体浓缩器。

研究背景

近年来，人们对于利用卫星在行星的稀薄大气中寻找具有生命特征的有机分子产生了浓厚的兴趣。然而，稀薄气体的低密度构成了一个严重的挑战。为了解决这个问题，气体浓缩器被提出并广泛研究。其中，高取向热解石墨（HOPG）作为一种潜在的集中壁材料，具有多层石墨烯的有序结构、表面稳定和化学惰性。在本文中，我们将探讨双甘氨肽与HOPG的碰撞散射动力学，双甘氨肽作为一个简单的模型，有助于理解其他多肽化合物和更为复杂的生物分子。

内容简介

本研究利用反应力场（ReaxFF）模拟了中性双甘氨肽与HOPG的碰撞动力学过程。我们改变了初始入射角度和入射能量，并分析了散射产物的角度分布、平动能分布、内能分布和表面滞留时间分布。根据法线方向的动量变化情况，我们将碰撞轨迹分为直接散射、多次碰撞散射和束缚三种类型。我们发现，双甘氨肽在碰撞过程中表面滞留时间较长，容易发生能量损失，特别是在表面法线方向。由于动量沿表面法线方向上明显损失，而沿表面平行方向上的动量大部分保留，因此散射角通常呈现出超镜面反射分布，并且末态的平动能要远小于硬立方模型的预测值。此外，我们的模拟结果未发现双甘氨肽的碰撞解离现象。本研究对于理解多肽分子与HOPG的碰撞及能量转移过程具有重要意义，有助于设计稀薄大气中收集这类大分子的中性气体浓缩器。