中文摘要：

本项目拟在两个层次上开展关于带电聚合物链构象与静电相互作用的耦合机制的研究。从高一个层次上讲，是要发展一套对非柔性链的理论框架，以及对强电荷关联问题的处理方法；从低一个层次上讲，就是从现有的柔性链理论框架出发，对于弱关联情形，利用平均场近似，并加入恰当的修正，向真实的聚电解质体系逼近。在理论上，将发展包括链的刚性、电荷关联等效应在内的场论表述；同时从柔性链和静电相互作用的平均场理论出发，向刚性链和强关联逼近。在模拟上，采用模拟退火方法以及Wang-Landau与转移矩阵结合的方法开展研究。在建立理论框架、发展模拟方法的同时，对一些当前热点的具体问题如聚电解质的电荷反转、反粒子凝聚、聚电解质络合、聚离子复合胶束的形态结构以及聚电解质刷等开展研究。最后，配合整个重大项目，并与其他课题组合作，结合最新实验，总结出普适性规律，以期在理论机制上取得重要进展。

结论摘要：

本项目以非理想高分子链（即非高斯链）的构象、凝聚态结构及其转变为核心开展研究，并侧重于带电聚合物链构象与静电作用耦合机制。此外，为配合总项目其它课题组的实验研究，我们还开展了聚合物太阳能电池理论、多肽体系复合的研究等。我们采用单链平均场理论、自洽场理论、副本交换蒙特卡罗方法、模拟退火方法等开展了以下几个方面的研究一、超越高斯链模型研究。这方面的研究包括半刚性链的单链平均场理论模拟及其在高分子刷中的应用，以及通过研究半刚性链的形状因子来考察从高斯链到非高斯链的转变等；二、聚电解质理论。这方面的研究包括聚电解质单链的构象转变及其热力学性质、柱状与球状聚电解质体系中的电荷反转现象、两性聚电解质刷响应行为等；三、聚合物太阳能电池的理论研究。这方面的研究包括本体异质结太阳能电池中迁移率的作用，以及有机半导体中无序调制下的电荷输运；四、带相反电荷的、具有相同电荷数量的多肽体系复合的研究。 在这些研究中，半刚性链构象的研究是我们的重点。这方面我们获得了方法上的突破。我们成功地将单链平均场理论应用到半刚性链中，并改进了数值计算方法，极大地提高了计算速度，从而使这一复杂体系的研究成为可能。在无盐溶液中强带电聚电解质单链的热力学性质研究中，澄清了无论是对于有限链长还是无限链长，其单链的链塌缩转变均为不连续相变。在聚合物太阳能电池理论研究方面，我们提出三维主方程的模拟方法，研究了本体异质结太阳能电池效率与迁移率的关系；在典型的有机半导体研究中，我们还提出了激子输运的一个统一描述。在多肽体系复合的研究中，发现多肽链的电荷分布以及电荷分布的匹配与否对体系的聚集行为有较大的影响，解释了实验体系中的多肽浓度对多肽聚集行为的影响。 本项目基本上实现了预期的目标，其成果提供了对半刚性链构象和聚电解质的热力学性质、吸附与电荷反转、复合等行为的深入理解，从而对链构象与静电作用耦合机制有了深刻的认识。同时，这些研究也将为相应的实验提供指导。