中国学科发展战略:下:软凝聚态物理学

目录总序 i摘要 vAbstract xvii下第五章 生物分子马达 1051**节 生物分子马达简介 1051一、分子马达分类 1052二、平动马达一例：驱动蛋白 1053三、转动马达一例：ATP合酶 1054四、非持续马达一例：肌球蛋白Ⅱ 1055第二节 研究进展及现状 1056一、分子马达的实验研究 1056二、分子马达的理论研究 1067第三节 基础及应用研究中的前沿问题 1070一、基础研究的前沿问题 1071二、分子马达的应用研究 1076第四节 未来5~10年重点发展方向 1079参考文献 1080第六章 细胞骨架 1086**节 学科发展背景和现状 1092一、细胞骨架的动态稳定结构 1092二、蛋白质单元组装成细胞骨架纤维 1094三、细胞骨架的速率方程 1096第二节 细胞骨架的前沿问题 1109一、细胞骨架伴随着核苷酸水解 1109二、动态不稳定性 1120三、踏车现象 1122四、肌动蛋白纤维的长度扩散 1123五、细胞骨架的力学性质 1126第三节 未来5~10年重点发展方向 1131第四节 结语 1132参考文献 1133第七章 细胞软物质力学及其在生理病理机制中的作用 1136**节 引言 1136第二节 学科发展现状及前沿问题 1138一、细胞软物质力学的表征和测量方法 1138二、细胞的主要软物质力学行为及其特征 1140三、细胞软物质行为的理论模型 1145四、细胞内吞及其力学行为 1149五、细胞软物质力学的学科前沿问题 1156第三节 未来5~10年重点发展方向 1163参考文献 1164第八章 生物大分子的静电学 1173**节 引言 1173第二节 学科发展背景和现状 1175一、生物大分子静电学的物理基础和计算方法 1175二、与电泳相关的静电相互作用 1178三、与蛋白质相关的静电相互作用 1179四、用于蛋白质计算各种层级的静电学模型 1181五、静电学原理和计算方法在生物大分子中的应用 1183六、应用实例 1185第三节 生物大分子静电学的前沿问题 1188第四节 未来5~10年重点发展方向 1189一、生物大分子附近平衡离子分布和动力学 1189二、蛋白质相关的静电效应 1191三、RNA折叠相关的静电学问题 1192四、电泳相关的静电学问题 1192第五节 结语 1192参考文献 1193第九章 癌细胞信号处理的生物物理建模 1196**节 引言 1196第二节 癌细胞物理学研究发展历程 1198一、肿瘤物理学研究的兴起和必要性 1198二、癌细胞信号处理的物理建模研究的特点和历程 1199第三节 *近十年研究进展 1201一、癌细胞信号网络动力学建模 1201二、癌细胞群体相互作用、增殖和迁移理论 1207三、肿瘤临床治疗方案及其疗效模拟 1211第四节 癌细胞理论研究的前沿学科问题和发展方向 1213一、关于细胞信号转导机制的研究 1213二、关于基因表达调控机制的研究 1214三、关于生物网络结构、动力学和功能的研究 1215参考文献 1215第十章 细菌运动的物理生物学 1218**节 引言 1218第二节 细菌动力学的背景和现状 1220一、细菌的自驱动运动 1220二、细菌与界面的相互作用 1222三、细菌的群体运动及自组织行为 1223四、细菌趋化性能、信息交流及群体响应 1226第三节 目前细菌动力学的前沿问题 1227一、细菌马达的生物及物理机制 1227二、细菌集群运动的生物及物理机制 1228三、细菌动力学的研究与活性软物质领域的交叉关系 1229四、细菌动力学研究引发的仿生学及生物材料方面的应用 1230第四节 展望今后十年可能实现的重大研究进展 1230一、弄清细菌马达的力学及统计物理机制 1230二、建立细菌集群运动的清楚的物理机制 1231三、细菌动力学的研究成果会给活性软物质领域展示多种机制 1231四、细菌动力学的研究引发一些仿生学及生物材料方面的应用 1231第五节 结语 1232参考文献 1232第十一章 纳米颗粒与蛋白以及细胞膜等的相互作用 1241**节 引言 1241第二节 *近二三十年的研究进展 1243第三节 代表性研究案例简介——理论与实验的结合 1245第四节 学科前沿问题 1252第五节 未来5~10年学科发展趋势 1252参考文献 1253第十二章 生物信息大数据挖掘 1258**节 引言 1258第二节 学科发展背景和现状 1258一、发展背景 1258二、研究现状 1259第三节 前沿问题 1263一、如何在不断增长的海量生物数据下构建动态学习模型 1263二、多源异质生物数据迁移学习模型一直备受关注 1265三、面向生物数据层次隐含信息挖掘的深度学习理论与方法 1267四、多源异质生物数据挖掘平台的建设 1268第四节 未来5~10年重点发展方向 1271一、面向海量生物数据的动态学习新框架 1271二、多源异质生物数据迁移学习算法 1271三、优化生物信息领域的深度学习方法，提升深度网络模型的可解释性 1272第五节 结语 1273参考文献 1273第七篇 软物质交叉领域**章 抗污染、智能、便携式可穿戴微流控器件 1279**节 引言 1279第二节 发展历程 1282第三节 *近二三十年的研究进展 1284第四节 学科前沿问题 1286第五节 与实际需求结合的重大问题 1287第六节 未来5~10年学科发展趋势 1290参考文献 1292第二章 活性物质动力学 1294**节 引言 1294第二节 学科发展背景和现状 1295一、Vicsek模型 1296二、极性活性物质：Toner-Tu连续体模型 1298三、非极性活性物质：连续体理论 1300第三节 前沿问题 1303一、活性物质中的物相类型 1303二、活性物质中的相变 1303三、团簇，相分离 1303四、边界效应 1304五、活性物质的动力学和流变行为 1304六、活性物质对外场的相应 1304七、活性物质的实际应用 1304第四节 未来5~10年重点发展方向 1305一、进一步发展连续体理论 1305二、活性物质体系的模拟和理论分析的结合研究 1305三、对理论预言的实验验证 1305四、利用先进的介观尺度的流体模拟方法来研究活性胶体溶液 1305五、开发活性物质的实际应用 1306第五节 结语 1306参考文献 1307第三章 智能软聚合物及其应用 1310**节 引言 1310第二节 发展历程 1312一、形状记忆聚合物及其复合材料 1312二、介电弹性体电活性聚合物 1316第三节 *近二三十年的研究进展 1321一、形状记忆聚合物及其复合材料 1321二、介电弹性体材料 1334第四节 学科前沿问题 1344第五节 与实际需求结合的重大问题 1346一、变形/承载一体化、变刚度技术 1347二、轻质/大输出力驱动器技术 1347三、多物理场耦合作用条件下智能材料的力学测试方法 1348第六节 未来5~10年学科发展趋势 1348一、自感知、自适应、自修复智能软聚合物及结构的设计与研制 1348二、智能软聚合物及结构多场耦合条件下的本构理论建立 1349三、智能软聚合物实验方法的发展及其结构力学性能和失效行为表征 1349参考文献 1350第四章 场诱导智能软物质材料 1366**节 引言 1366第二节 学科发展背景和现状 1367一、磁流变液 1368二、电流变液 1370三、巨电流变液的重大突破 1373第三节 软物质智能材料的前沿问题 1377第四节 未来5~10年发展趋势 1379参考文献 1380第五章 基于生物矿化构建的“生物-材料”复合体 1383**节 引言 1383第二节 矿化与调节 1385第三节 生物-材料复合体的制备 1386一、层层自组装 1387二、离子键合 1389三、自生长 1390四、基因工程 1392五、其他方法 1394第四节 基于功能材料外壳的生物体改性 1395一、细胞保护 1395二、细胞储存 1397三、热稳定性 1399四、无须冷藏的疫苗 1400五、生物隐身 1402六、抗原掩蔽 1403七、光合系统改进 1404八、生物产氢 1405九、生物催化 1406第五节 展望与挑战 1407参考文献 1409关键词索引 1422彩图 1455上**篇 绪论第二篇 软物质的理论基础**章 软物质体系的主要理论第二章 高分子物理理论与模拟第三章 蠕虫状链模型在高分子物理研究中的应用第四章 嵌段共聚物中的相和相变第五章 聚合物刷的计算机模拟研究第六章 软物质中的连续介质力学基础第七章 软物质系颗粒材料扩散行为建模第三篇 软物质的实验方法**章 软物质实验方法前沿：单分子操控技术第二章 蛋白质力学特性的单分子力谱研究第三章 单分子荧光技术在生物物理研究中的应用第四章 摄像显微技术在实验软物质物理中的应用第五章 高分子超薄膜表征技术第六章 小角散射技术在软物质表征中的应用第七章 癌细胞侵袭转移的实验方法第四篇 软物质介观体系**章 超分子凝胶与介观结构第二章 手性超分子自组装与应用第三章 从“纳米原子”到巨型分子第四章 软物质热学超构材料中第五章 橡胶类材料的弹性理论第六章 聚合物囊泡第七章 液晶弹性体：性能与形变第八章 液晶显示器件第九章 颗粒物质宏观模型第五篇 软物质低维与界面体系**章 受限液晶系统的理论新进展第二章 生物膜弹性理论第三章 聚合物纳米复合材料第四章 仿生多尺度超浸润界面材料第五章 软材料的变形稳定性第六章 胶体物理基础第七章 胶体在基础物理研究中的应用第八章 二维各向异性胶体热力学第九章 活性胶体第十章 纤维体软物质第十一章 微观尺度下的水：从准一维、二维受限空间到生物以及材料表面第六篇 软物