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曹小组开发的理论模型理解的结构和复杂的分子体系的动力学。

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曹键鼠

化学教授

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我们集团开发的理论模型对理解的结构和复杂的分子系统动力学。建立这些模型和实验观测之间的关系,使我们能够探索描述多时间和长度尺度化学和生物过程的新方法。

量子动力学

在20世纪30年代,量子力学保持在物理化学既是工作原理和定量理论的心脏。我们目前正在研究两个领域:(ⅰ)的能量转移和转化在光合作用和(ii)量子经典对应。以实现在收集和转换太阳能高效率,光合系统采取量子相干,蛋白的环境中,和自组装结构的相互作用的优点。在了解植物和细菌,这些自然过程提供了关键洞察高效和稳健的人工捕光系统的设计。采用用于能量流的最优控制和的量子相干提供了一种直观的方法来进一步开发这些见解光谱特征的表征经典轨迹。感兴趣的相关问题包括电子转移,在纳米线的热传导,和在耗散ABA分子振动能量转移。

单分子动力学

在物理化学的基本概念被教导和理解在分子水平上。只是最近,单分子实验使其能够检测和监控单个分子的动态轨迹。了解这些测量,我们关注两个概念问题:(一)单分子数据,以及如何的信息内容的性质最能代表用严格的数学和物理意义的模型以及(ii)非平衡稳定的签名信息 - 各国在酶反应的动力学网络和在驱动过程。在此常规区域,我们还研究了构象的波动,用于处理单个分子数据贝叶斯统计算法,和单个聚合物动力学第一原理计算的指示器的分析。

复杂的液体

为什么胶体悬浮液冻结在玻璃态?如何蛋白溶液聚合或结晶?什么是短线圈和长聚合物的混合物的取向秩序?回答这些问题将解决材料科学和生物科学重要问题,并在效果,激发对基本统计理论和模拟技术的进一步发展。在这个迷人的追求,我们在近几年的项目包括推导和模式耦合理论玻璃化转变的概括;聚合,结晶和球状粒子的图案形成;在聚合物材料的宾主效应;和动态异质性等非流体动力效应。

生物力学

众生的机械仿真是一个古老的梦想,激发了生物力学的巨大进步。神奇的是,宏观连续的理论是在微米甚至纳米级的可靠预测;然而,因为在生物体内的生物过程是受非平衡驱动力和随机波动,我们需要了解非平衡的机械过程和在细胞水平上,从连续的理论与其不同的签名。在这个任务,我们正在研究3个生物物理过程:红血细胞的力学响应,脂质 - 聚合物膜的相互作用,以及在分子马达生物力学耦合。

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