报告题目：限域空间中带电高分子的热力学和动力学

报告人：李明伦研究员  长春应用化学研究所

报告时间：2025年6月4日 9:30-10:30

报告地点：物理科技楼101室

报告邀请人：杨恺

报告摘要：限域效应是指在纳米、微米尺度下，空间限制对材料物理化学性质产生更显著的影响，使带电高分子展现出区别于宏观体系的热力学和动力学特性。例如，限域空间中，离子在蛋白质上的强吸附可以诱导其构象转变，从而实现不同的生理功能。在纳米孔测序过程中，施加极小的跨膜电压，可以驱动生物高分子（DNA/RNA/蛋白质）在强电场作用下进行限域输运。通过解析该过程的离子电流信号，实现单分子水平的序列与构象识别。目前，深刻理解这些生理和科学现象本质的难点在于，平衡态与非平衡态下带电高分子在限域空间内的构象调控机制。突破该瓶颈的关键在于建立高分子构象与环境参数的定量关联模型。本质上，这一系列问题是限域空间中高分子的多尺度耦合问题—既涉及介观尺度的高分子相变热力学，又需要阐明分子尺度构象弛豫动力学对输运过程的影响。我们长期从事带电高分子体系的理论建模与分子模拟研究，针对限域空间中存在的热力学与动力学难题，专攻带电高分子的相行为和构象热力学以及纳米孔中输运动力学两个核心方向。

创新成果包括：1.提出“离子水合”和“离子吸附”模型，明确离子水合过程中的熵损失是分相的主要驱动力；建立适用于多价态离子的普适理论，解决不同价态离子诱导带电高分子刷塌缩物理本质的争议。2.首次构建兼顾生物高分子二级结构与过孔长时尺度的粗粒化模拟方法，揭示输运过程中发卡RNA二级结构的演化，实现测序电流与分子构象的一一对应追踪。

报告人简介：李明伦，自2025年2月起任职于中国科学院长春应用化学研究所。主要从事聚电解质及带电生物大分子的理论与计算模拟研究，侧重将热力学与动力学理论相结合，构建聚电解质物理化学性质的通用量化关系；并通过融合分子动力学模拟与人工智能的方法，深入探究体系在相转变和非稳态动力学行为等方面的关键科学问题。