返回第十八章 相变(1 / 2)拓维:首页

天气乍暖还寒,刚过正午的阳光斜进窗户,窗户上的玻璃正在卖力地把光线往屋里拉,但也没拉进来几根,不一会儿光线就窝在窗帘后面的角落里,再也不出来了。在北方,屋里的温度足以让人忽略阳光的恩赐,它匆匆地走过,没人愿意挽留它的身影。

璩峰拿着自己的课题研究论文去找剑平指导,因为李剑平答应,只要论文能过关,就允许璩峰加入专项课题组。

“打印出来的吗?电子版的我大概看了一下,整体不错,细节再讨论一下,改改。做学术要认真,来不得半点马虎,里面有好几处是没经过证明的,引用的内容也得自己证明一遍,确保万无一失。”剑平说着拿过来璩峰给他的论文稿纸。两人坐在沙发上开始讨论。

“先说说标题,《细胞核核仁相分离过程的高阶相变关联函数研究》,细胞核核仁相分离没有数据,我们只是研究理论,没有具体实验,所以改成‘无膜细胞器’,这是一个共性的普适理论”李剑平说着用笔圈了“细胞核核”仁,并在一旁标记了“无膜细胞器”。

璩峰反问道:“我研究验证过程就是靠韩医生的细胞核核仁统计数据,所以说不具有普适性,但推导过程是普适的。”

“那还是按照普适理论来,实验或实际验证是另外的课题。”剑平回应说,“你看参考文献,介观世界中的相变在细胞中的生物大分子方面的研究已经有很多成果。很多人都面临着最后一道难关要攻克了,一旦攻克了对人类的影响可是翻天覆地。人体免疫T细胞膜生物学相变研究,T细胞受体如何分辨自身抗原和外界抗原(细菌、病毒、肿瘤等)?在T细胞内发现的相分离过程,则有望为解释T细胞活化过程中的骤变提供机理。”

“我们在分子、原子水平的相变研究一般是指在外界条件发生变化时,物相在某一特定的条件下(临界值)时发生突变的现象。气相、液相和固相间的相互转变,或固相中不同晶体结构或原子、离子聚集状态之间的转变。相变是大量分子构成的系统的宏观表现,它由自由能(吉布斯自由能)与物理变量(如温度、压强、磁场等)的关系决定。自由能对物理变量的一阶导数给出了熵、体积、磁化强度等,熵关于温度的导数给出热容量,磁化强度关于磁场的导数给出磁化率。所有宏观量都是由自由能及其导数所确定的。相变就是宏观物理量发生剧烈变化的点,导数趋于无穷。相变两侧的物质自由能是连续的。熵、体积、磁化强度等物理量发生突变就意味着,在相变点处自由能不可导。当然这些相变是一阶相变,我们所研究的蛋白质大分子的相变属于高阶相变,他们的自由能所有的n-1阶导存在且连续,但n阶导不连续或发散。这意味着相变两侧的熵、体积、磁化强度等是相等的,但其导数不连续。”璩峰用他的知识补充道。

“你说得很对,我们研究的是介观层面上的相变,以及下一个课题让你研究的渺观层面上的超弦相变。还有介观尺度和微观尺度相变的分形特征,跨界自相似性,统计分形维数测量和特征提取。还有很多方向等着去突破,等你加入专项课题组再慢慢跟着老教授们学习。但我最终希望你能在将来担起多领域交叉研究的重任。”李剑平对璩峰寄予希望。

璩峰谦虚的回应道:“谢谢你能给予我这个宝贵的机会,不过我是纳米材料凝聚态物理出身的,对生物大分子的相分离,弦尺度上的相变这些并不熟悉,这两年关于细胞膜中的相分离课题的研究还是得益于韩教授的指导和帮助,当然也是你在一直指引着大方向,才有今天的理论研究成果,后续研究我还是得努力跟上。”

“我们研究了在生理相关的条件下发生的相分离。结构生物学中蛋白结晶也是一个相分离过程,只不过这样的相分离一般发生在非生理条件下。所以问题的关键不是能否相分离,而是相分离的临界条件如何达到,由哪些因素影响,如何人工干预等等问题。再如细胞内的无膜细胞器结构,这些结构稳定存在,但是没有生物膜包裹,仍与周围环境产生频繁的分子交换。而相分离可能是此类细胞器的作用机制。某些蛋白质或者核酸分子可以通过多价相互作用,在原本均衡的环境中产生物理化学性质不同的另一相,形成无膜细胞器或者是细胞结构。无论是生理条件变化,还是非生理条件变化都有可以改变相分离形成的稳态。”剑平总结了一下,并指引璩峰,就像是船上的掌舵人,生怕璩峰在研究中迷失方向。