柔性聚合物链在手性主动粒子浴中的构型动力学

我们通过二维空间中的 Langevin 动力学模拟，研究了具有动态手性的主动粒子浴中柔性聚合物链的构型动力学，即粒子除自推进外还以确定性角速度 $\omega$ 旋转。我们特别关注回转半径 $R_{g}$ 如何随推进速度 $v_{0}$、角速度 $\omega$ 和链长变化。我们发现，在具有典型非零 $\omega$ 的手性浴中，链首先塌缩成小的致密团簇，并随 $v_{0}$ 增大再次膨胀，这与正常非手性浴 $(\omega=0)$ 中柔性链随 $v_{0}$ 增大而膨胀的情况截然不同。更有趣的是，若链长足够大，聚合物甚至可形成闭合环，且在 $v_{0}$ 较大时该环可能随团簇振荡。因此，回转半径 $R_{g}$ 对 $v_{0}$ 表现出非平凡的非单调依赖：较短链时经历一个极小值，较长链时则出现两个极小值且中间有一个极大值。我们的分析表明，这些有趣现象主要源于手性主动浴所起两种作用的竞争：粒子活性导致的持续运动倾向于拉伸链，而粒子的圆周运动可能产生倾向于使链塌缩的有效渗透压力。此外，圆周运动尺寸 $R_{0}=v_{0}/\omega$ 起着重要作用，因为致密团簇和闭合环均在不同 $\omega$ 下近乎相同的 $R_{0}$ 值处观察到。