中文摘要：

氢键在生物、化学、物理和工程等领域中的作用极为显著. 这些功能皆通过氢键簇或网络来体现和实施. 因此研究氢键簇或网络的分布、各种平均分子量和平均尺度、氢键的联接度、反应动力学、链和网络的结构等内容具有重要意义. 特别是研究相变过程中氢键簇的临界行为、氢键的形成与外部物理条件的关系以及氢键度对相关体系的物理化学性质的影响等内容都将为深刻理解氢键在相关领域中的作用提供基础. 目前, 应用统计理论对氢键液体或溶液的研究刚刚起步. 本课题拟以统计理论和相关理论结合实验对典型氢键体系进行研究. 我们将利用可逆凝胶化理论研究氢键簇和网络的相关性质, 对典型氢键体系进行分子动力学和蒙特卡罗模拟, 应用从头算方法对小的氢键簇进行研究. 同时对一些氢键液体在不同的温度、压力和外场条件下测试, 揭示外部物理条件对氢键的影响. 进而研究一些高分子体系中因氢键所致的相变和相分离现象，初步合成氢键控制的功能材料.

结论摘要：

氢键在生物、化学、物理和工程等领域中的作用皆通过氢键簇或网络来得以实施. 因此研究氢键簇或网络的尺寸分布、各种平均分子量和平均尺度、氢键的联接度、反应动力学、链和网络的结构等内容具有重要意义. 特别是研究相变过程中氢键簇的临界行为、氢键的形成与外部物理条件的关系以及氢键度对相关体系的物理化学性质的影响等内容都将为深刻理解氢键在相关领域中的作用提供基础. 基于统计力学的基本原理, 构造了典型氢键液体和溶液体系的正则配分函数, 导出体系的平衡自由能以及氢键簇合物的分布函数, 得到了氢键形成的质量作用定律, 明确指出了分子氢键度和密度,温度以及氢键束缚能间的解析关系. 继而证明了非线性氢键体系可发生溶胶-凝胶相变, 获得了临界点后溶胶相和凝胶相的自由能与可描述此类相变的广义标度律, 并证明其为几何相变.进一步针对体系的状态方程和分子数密度及氢键数密度涨落进行研究,指出氢键对于体系的涨落和关联效应. 后又相继研究了氢键网络的若干统计特征, 进行相关的实验并对氢键体系进行分子动力学和蒙特卡罗模拟. 在此基础上将研究拓展到氢键对高分子体系聚集态结构的影响、抗体-抗原相互作用、超支化聚合反应等领域.