随着计算机技术的进步和分子模拟理论的迅速发展,基于分子力学力场的模拟方法已经在蛋白质折叠、分子自组装等体系中得到广泛的应用。本论文研究了用分子动力学方法模拟表面活性剂在表面和溶液中的结构、探讨结构和性质、添加剂对表面活性剂性能的影响,以及和分子模拟息息相关的分子力场的开发和力场开发的平台化建设。论文目的是从分子尺度研究自组装过程,丰富多尺度力场的应用及开发。论文的课题主要包括:表面活性剂的表面浓度与表面张力预测及其在自组装过程中形成胶束大小分布的研究、添加剂对表面活性剂自组装的动力学影响及形成胶束形貌与大小的研究、分子力场在开发和使用上所面临的问题及提出平台化来解决这些问题三个部分。论文研究工作得到了以下主要结果和结论:选用三种不同碳链长度的离子型表面活性剂(SHS,SNS和SDS),通过建立双层膜模型,给定表面活性剂在表面与溶液的合理分配比,同时模拟表面活性剂在表面及溶液中的平衡过程。结果表明,在表面达到饱和后,该模型能够较好的预测表面浓度和表面张力性质;随着表面活性剂的继续加入,表面活性剂将在溶液中逐渐富集并发生自组装,得到的胶束大小分布与实验结果基本吻合;最后通过统计游离的表面活性剂,计算了临界胶束浓度,发现碳链长度越长与实验值偏差越大。选择Log P各异的8种香精分子作为添加剂,以全原子模拟与实验结果为依据,开发了适用于香精分子的粗粒化力场,在此基础上,研究香精分子对表面活性剂(SDS)自组装过程的影响。模拟结果表明,香精分子对初期自组装过程可以起到一定的加速作用,当体系达到平衡后,可以得到SDS与香精在胶束内的分配比;采用自由能计算预测了香精分子对胶束组成大小的影响,发现亲水性香精会使胶束组成变小,而亲油性香精则会使胶束组成变大;最后,计算得到的香精分子在胶束内的分布情况也与SAXS实验结果符合良好,同时香精分子对胶束形貌也会产生影响,变得更倾向于椭球形。分子力场是否准确对于分子模拟是否成功是决定性的。本论文的前两部分不仅包括对力场的使用,也包含了力场的开发。无论是力场的使用还是开发对于许多研究者而言都是繁琐及困难的。因此,为了能够达到力场参数使用的最大化,以及更为方便有效地应用力场,以力场共享和力场的有效利用为主旨,提出建立分子力场平台的思想。该平台不仅可以自动化地完成力场查找以及根据给定分子获得其所需要的参数,同时也支持新力场的添加以及更新,起到了在分子力场开发者之间的交流与分享的作用。最后给出实例来检验平台的有效性。