单链聚合物的塌缩：链刚性与吸引范围的影响

溶液中的链状大分子，无论是生物的还是合成的，当温度或其他系统参数改变时，会从伸展构象转变为紧凑构象。这种塌缩转变与多种现象相关，包括DNA凝聚、蛋白质折叠以及溶液中聚合物的行为。我们研究了单链聚合物塌缩中链刚性与单体间吸引范围之间的相互作用。我们使用基于剪枝-富集Rosenbluth方法的蒙特卡罗模拟。我们证明，持续长度 $l_p$ 与吸引范围 $r_c$ 之间的竞争决定了链的塌缩行为是类似于柔性链还是刚性链。当 $l_p$ 大于 $r_c$ 时，链随温度降低而急剧塌缩；反之，如果 $l_p$ 小于 $r_c$，则链逐渐收缩。值得注意的是，在小 $l_p$ 和大 $r_c$ 的区域，这种向渐变压缩的圆化现象会随着链长的增加而持续存在，并可能在无限链长极限下依然保持。此外，对于小的 $r_c$，转变温度（$\theta$ 温度）随 $l_p$ 增加而升高；而对于大的 $r_c$，$\theta$ 温度随 $l_p$ 增加而降低。因此，刚性在 $r_c$ 较小时促进塌缩，但在 $r_c$ 较大时抑制塌缩。我们的发现与最近关于单链RNA相较于双链DNA收缩的实验结果一致，并为理解聚合物塌缩及其关键影响参数提供了宝贵的见解。