中文摘要：

本项目拟采用解析运算与计算机数值模拟的方法，建立Banavar-Maritan管子模型的动力学,研究碳纳米管空间形状构象和球蛋白质折叠态及折叠去折叠行为。利用Banavar-Maritan管子动力学模型，导出碳纳米管的形状方程，探讨碳纳米管空间形状构象特征及其物理机制,解释相应的实验观测结果。提出球蛋白质构象动力学方程，研究球蛋白质的折叠态构象，探讨其折叠去折叠动力学行为，解释实验观测结果。该项目的研究不但发展了准一维凝聚态系统连续统理论，而且确定了碳纳米管和球蛋白质结构特征及其物理机理，建立了球蛋白质折叠动力学连续统理论。在凝聚态物理理论﹑材料科学和生物学中都具有重要的学术意义。

结论摘要：

纳米管和生物大分子聚合物的性质与其形状和截面微结构紧密相关，本项目研究了它们形状和截面结构形成的物理机制及规律。发现能量与熵的竞争导致碳纳米管的稳定构象的形成，分别计算出与实验结果符合的单层直线型碳纳米管的稳定优化半径及单层环形碳纳米管束中管子的稳定优化半径。发现弹性能与熵（主要贡献是混合熵）竞争促使碳纳米锥生长，而buckling限制碳纳米锥的长度，计算出与实验值一致的碳纳米锥优化尺寸。计算了双层碳纳米管径向呼吸模频率蓝移，发现纳米管层间范德瓦尔斯相互作用是其径向呼吸模频率蓝移的物理根源；并提出了利用径向呼吸模频率测量双层碳纳米管螺旋度的方法。导出聚合物链的普适平衡空间形状构象方程，计算出螺旋Z-DNA的螺距与半径比，分别确定出B-DNA的弯曲、扭曲等弹性常数及弯曲与扭曲耦合常数。导出了非圆形截面聚合物平衡结构方程，发现螺旋带的倾斜角由其扭曲刚度（torsional rigidity）与弯曲刚度（bending rigidity）比率决定，扭转带的旋转角变化率由其弹性参数确定。这些研究在凝聚态物理学﹑材料科学和生物学中都具有重要的学术意义。