使用分子模拟和非线性流形学习研究具有超分子拓扑约束的环聚合物的形态、动力学和折叠路径
化学物理
2018-02-07 v1 数据分析、统计与概率
摘要
环聚合物在自然和工程系统中普遍存在，包括环状细菌 DNA、用于阳离子螯合的冠醚和机械纳米开关。环聚合物的形态和动力学由环的化学和聚合度以及分子内和超分子拓扑约束（如结或机械互锁环）支配。在本研究中，我们对两种不同聚合度和不同拓扑状态（包括三叶结、索烃态（两个互锁环）和波罗米恩态（三个互锁环））的聚乙烯环聚合物进行分子动力学模拟。我们采用非线性流形学习提取低维自由能面，聚合物链的结构和动力学有效地受限于该面。自由能面揭示了聚合度和拓扑约束如何影响环的热可及构象、手性对称破缺以及折叠和塌缩路径，并提供了合理设计环尺寸和拓扑以稳定特定构象状态和折叠路径的手段。我们计算了环在这些不同状态下的旋转扩散，作为包含环聚合物组分的工程设计设备所需的关键性质。
引用
@article{arxiv.1708.00988,
title = {A study of the morphology, dynamics, and folding pathways of ring polymers with supramolecular topological constraints using molecular simulation and nonlinear manifold learning},
author = {Jiang Wang and Andrew Ferguson},
journal= {arXiv preprint arXiv:1708.00988},
year = {2018}
}