高分子链经纳米小孔或管道移位的动力学问题是当前一个比较活跃的课题,其在化工和生物系统中存在广泛应用,比如DNA和RNA分子经细胞核膜上的小孔的移位、蛋白质在膜管道中的输运以及RNA从病毒细胞进入健康细胞等。此外在技术应用领域中也广泛存在这种现象,如DNA分子快速序列测定、药物传递控制等。在凝聚态物理中,高分子链在移位过程中受两个关键因素控制：自由能轮廓和外部驱动力。自由能轮廓依赖于高分子链所处的受限环境、链-孔的相互作用、链与空间中其他物质的相互作用等,而驱动力可以是小孔两边的化学势差或者带电高分子链在电场中的作用力。本文主要研究了高分子链在驱动力作用下经小孔移位的动力学过程。我们采用动力学Monte Carlo方法,模拟三维简立方格点上自回避高分子链从cis空间经小孔移位进入trans空间的过程。模拟主要考虑了链与小孔的相互作用、驱动力、空间中的其他物质以及trans空间的吸引壁对高分子链移位的影响。我们计算了不同条件下的移位时间τ,检查了τ与链长和驱动力的标度关系,并研究了高分子链在拥挤环境的扩散性质。本论文的主要工作如下：(1)模拟高分子链在化学势差作用下经有相互作用小孔的移位过程。对于不同的链-孔相互作用和化学势差,发现存在三种移位模式。高分子链在移位过程中没有足够时间来调整其构象,因此高分子链的移位是一个非平衡态过程。这个结果可以影响移位时间与相互作用和化学势差的依赖关系。随着化学势差的增加,移位时间以幂指数形式下降,其指数的大小依赖于链-孔相互作用。在弱链-孔吸引作用下,指数值小于1,这个结果可以用非平衡态的移位过程来解释。(2)我们使用的格点键长涨落高分子链模型在稀溶液中的运动属于Rouse动力学。分别在无驱动和强驱动条件下,我们研究了标度关系τ～NαF-δ。在无驱动的情况下,高分子链经无相互作用的小孔移位的标度指数α=2.48,这与理论预期值α=2+2v-γ1相符。而强驱动的情况下,我们得到α=1.35。α与链-孔相互作用有关,当链-孔为强吸引作用时,无驱动和强驱动下的指数值分别为α=2.35和α=1.22。模拟得到α值的范围可以把DNA快速移位的标度值α=1.27包含进来。与驱动力相关的标度指数δ在中等驱动强度下约为0.86,我们发现δ与链-孔相互作用存在轻微的依赖关系。(3)考虑在trans空间放置一无穷大吸引壁对高分子链经小孔移位的影响。trans空间的吸引壁对移位过程表现出两个相反的作用：其排斥体积作用阻碍高分子链的移位,而壁对链的吸引作用加速链的移位。在一个临界的链-壁相互作用ε*下,移位时间与壁到小孔的距离无关。ε*的值与链长和化学势差无关。ε*的值与高分子链吸附到平面的临界吸附能一致。移位时间与链长存在标度关系,标度指数为1.30±0.05,在N△μ值足够大的情况下,这个值与化学势差和链-壁相互作用无关。(4)研究了分子伴侣对高分子链移位的影响。分子伴侣可以加速或者减慢链的移位过程,主要取决于分子伴侣的浓度以及链与分子伴侣的相互作用。模拟得到一个特殊的链-分子伴侣相互作用,可以使得移位时间与分子伴侣的浓度无关。这个值与链长无关,但依赖于化学势差的大小。移位时间与链长存在标度关系,在强驱动下的指数约为1.25。此外模拟了高分子链在分子伴侣环境中的扩散行为。在没有分子伴侣的稀溶液或在某个特定的链-分子伴侣作用下,高分子链的运动属于正常扩散,但在其他情况下高分子链为亚扩散行为。在论文的最后部分,我们对分子伴侣的作用进行了总结,对今后工作做了进一步的展望。