受限于圆柱形纳米通道中的半刚性高分子链的逃逸动力学

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuzhuoran
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通过理论分析和三维的朗之万动力学模拟,我们研究了链刚性对高分子链从纳米管道内逃逸动力学行为的影响。我们发现对于柔性链和半刚性链,均存在着一个临界的链长将动力学过程划分为两个区域。链刚性的改变,不影响逃逸时间随着链长变化的趋势,并且存在着一个最大逃逸时间。在短链区域,半刚性链比柔性链的逃逸快,这是因为半刚性链在管道内占据的长度较长,分子链扩散到管口消耗的时间少。与之相反,在长链区域,链逃逸的时间不在依赖于链长的改变,随着链刚性的增加,驱动力有所减小,这使得半刚性链的逃逸速度比柔性链的慢。我们也研究了最大逃逸时间τmax与管长h的标度关系,我们发现τmax~hv,其中,标度指数v的值近似等于3。但是对于半刚性链,标度指数的值有所下降,这是由于其在驱动过程中花费了更多的时间。另外,由于较高的弯曲势能损耗,刚性的链在管口外的聚集显得相对较为困难,因此,管道外链段所受的摩擦力显得不能被忽略,这就使得在长链区域,逃逸时间与管长的标度关系τlong~hv中,标度指数存在着一个明显的下降。基于以上的研究结果,我们提出了纳米管道可用于有效的分离柔性链和半刚性链的观点。
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