研究纳米孔捕获分析物的高效动力学蒙特卡洛方法：瞬态、边界条件与时间依赖场
生物物理
2021-03-22 v2 化学物理
计算物理
摘要
为更好理解纳米孔的捕获过程，我们引入一种高效的动力学蒙特卡洛（KMC）算法，该算法通过将三维球对称系统中类点粒子的动力学映射为一维有偏随机游走，可模拟长时间与大系统尺寸。我们的算法恢复了稳态解析解，并使我们能够研究瞬态等时间依赖过程。模拟结果显示，孔附近的稳态耗尽区仅略大于孔半径，并在更高场强下变窄；因此，达到稳态的时间远小于清空大小为捕获半径 的区域所需的时间。当样品池尺寸有限时，第二个耗尽区从外壁向内传播，且当其到达捕获半径 时捕获速率开始下降。我们还注意到，孔附近常被忽略的电场平坦性会引发交通堵塞，使瞬态时间增加数个数量级。最后，我们提出一种利用时变场分离具有相同迁移率但不同扩散系数的两种分析物的概念验证新方案。
引用
@article{arxiv.2007.01328,
title = {An efficient Kinetic Monte Carlo to study analyte capture by a nanopore: Transients, boundary conditions and time-dependent fields},
author = {Le Qiao and Maxime Ignacio and Gary W. Slater},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.01328},
year = {2021}
}