基于介稳区模型的成核行为研究

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由于介稳态是理解以及控制物质在溶液或者熔融态中的成核行为的探针,因此本文基于溶液成核介稳区模型对一系列模型药物的成核行为进行了系统的研究。
  首先,本文针对目前尚没有介稳区模型可以从介稳区数据中获取成核固液界面张力以及成核动力学因子的问题,对Sangwal的介稳区理论进行应用并简化。与Sangwal的理论不同的是,本文改进的模型中成核参数与饱和温度T0和成核温度T1无关。因此,通过该理论,成核动力学指前因子和固液界面张力首次可以通过介稳区实验获得。随后,通过右佐匹克隆在乙酸丁酯中的介稳区实验验证了该介稳区模型。
  其次,本文针对目前成核在小尺度范围内还没有相关的模型可以描述过冷度以及结晶温度对成核概率和成核速率的影响的问题,通过利用泊松分布和正规溶液理论,在经典成核理论的框架内,构建了一个新的模型来描述成核概率与成核诱导期ln1/tind以及(T0/ΔT)2/(T0-ΔT)之间的关系。随后,以尿素水溶液体系作为研究对象验证了该模型。在此基础上,本文考察了结晶推动力与温度对尿素在水溶液中成核速率的影响,发现成核速率并不总是随着结晶推动力的降低而降低,温度对成核速率的贡献有时候会更显著。
  随后,本文针对在冷却结晶过程中无法单独讨论推动力与温度对成核动力学的影响的问题,以组氨酸的溶析结晶体系为研究对象,讨论了结晶推动力与结晶温度对成核动力学的影响。结果再次发现成核速率并不总是随着推动力的增加而加快,推动力的降低与温度的提升在降低固液界面张力以及提高成核碰撞因子方面可能会占据优势,从而有利于成核的发生。
  最后,本文进一步探究了在成核的介稳态中,不同晶型的分子自组装路径以及伴随成核区域是如何通过降温速率与饱和温度进行调控的。结果发现孕二烯酮在乙醇溶液中不同晶型的成核主要由热力学性质所控制,当热力学与动力学的竞争处于一个平衡状态的时候,此时有可能出现伴随成核的现象。在给定的降温速率下,采用本文提出的介稳区理论模型,可以准确预测出现伴随成核的温度和介稳区,并发现随着降温速率的增大,理论上出现伴随成核的饱和温度和对应的介稳区均随着增大。
  以上研究未见诸文献报道。
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