最近很多研究表明,纳米棒和纳米球的共聚物所具有的性能会优于单独的纳米棒或者纳米球,因为纳米棒的横向尺寸和纵向尺寸是不一样的,纳米棒具有附加的取向熵,因而受到了极大的关注。比如在材料方面,通过改变纳米棒的直径和长度能使光电特性达到最佳化；在医学上,纳米球和纳米棒的共聚物可用于制造高度敏感的表面增强拉曼散射仪和血浆纳米器械等。而这些功能都是以纳米棒的有序的取向为基础的,因而如何调控纳米棒的取向便成为了问题的关键。张冬等人研究了高分子筛中纳米球的情况,发现通过筛的调控可以使纳米球成六角紧密结构。受此启发,我们开展了纳米棒和纳米球的聚合物在筛中构象的研究。通过高分子筛和纳米棒大小的调控,除了得到纳米棒和纳米球的有序结构外,还可以深入理解纳米棒和纳米球从无序变到有序的原因。本文采用分子动力学研究了纳米球和纳米棒的聚合物在高分子筛中的构象以及纳米棒取向熵与纳米聚合物和高分子刷之间的吸引势的竞争。在我们的模型中,纳米棒和纳米球以及高分子刷受限于两个平行的板面之间,高分子刷嫁接于下板面上,纳米棒和纳米球是随机产生并置于高分子刷上面,纳米聚合物与高分子刷有吸引势并且体系在x-y方向上具有周期性。研究发现纳米棒和纳米球的聚集情况取决于高分子筛与他们之间的吸引势的大小,逐渐增大吸引势纳米聚合物会从分散的结构转变为聚集的结构,再到有序的结构。同时,维持纳米球的大小不变,改变纳米棒的大小会出现一些不同的相分离情况,即纳米棒较小时,纳米棒被纳米球包围在纳米棒中间,随着纳米棒尺寸的增大,纳米聚合物会先后出现混合相和纳米棒包围纳米球的相。这些参数的改变会影响纳米聚合物的各种性质参数,如径向密度函数,位点序参数,结构因子,键取向序参数等等。1.在q值较小的情况下,纳米棒的概率密度曲线峰值在左侧,纳米球的概率密度曲线的峰值在右侧,说明了纳米棒是被包围在纳米球中的；随着q值的增加,纳米球会逐渐穿透纳米棒,形成混合相,因为他们的概率密度曲线几乎是重合的；继续增加q值又会出现相分离,但此时纳米球是被纳米棒包围在里面的。这些一系列的转变主要是因为高分子链的自有体积要达到最大化引起的,导致纳米聚合物里尺寸较大的纳米粒子会被排出到纳米聚合物的边缘。2.在纳米棒被纳米球包围的情况下,通过增大吸引势,纳米棒的排列会从无序变到有序。但吸引势超过某个临界值后,纳米棒的有序度反而变差,主要是因为吸引势的增大会让纳米棒的聚合体越来越趋于球形,从而导致位点序参数的下降。3.在吸引势参数保持不变,为0.1的情况时,改变尺寸比q纳米球都是呈分散的状态,而纳米棒的可能会呈现出聚集状态。q较小的时候,纳米棒是聚集的,而q增大后,纳米棒是分散的。这种现象主要是因为纳米棒的取向熵比焓的作用更明显,即相比纳米球而言,纳米棒的聚集有利于降低整个体系的自由能。4.当纳米球被包围在纳米棒里面里时,增大吸引势纳米球会从无序变到有序。这一点可以从最近邻数和键取向参数上反映出来。最近邻数为12个的概率占了98.6%,键取向序参数出现的峰值所对应的Q6在0.55和0.48。所以纳米球的结构是以面心立方为主,六角密集结构为辅的有序结构。这种结构最有利于高分子筛的自由体积最大化。这个研究有助于洞察纳米聚合物的自组装和提供一种新的方法来调控纳米粒子的自组装。通过调控纳米棒的相分离和有序度,可能提供一种新的途径来构建光学和机械特性更加优良以及宏观性能更好的材料。