纠缠与弱相互作用驱动的小分子在聚合物网络中的迁移率
软凝聚态物质
2020-09-29 v1 材料科学
摘要
小分子在生物与合成材料系统内部结构中的扩散输运十分复杂，因为拥挤环境对迁移率构成了化学与物理屏障。我们利用小分子染料在聚合物网络中短时间尺度扩散的合成实验系统探究了该迁移率。我们发现惰性分子的扩散受聚合物存在抑制。反直觉地，小型疏水分子表现出较小的迁移率降低，并且能够通过利用拥挤特异性参数在系统中更快扩散。我们通过建立一个全新模型解释了该现象，并基于这些结果假设分子与聚合物链之间的非特异性疏水相互作用可将分子局域到重叠且纠缠的链所构成的隔室中，使其经历微黏度而非宏黏度。我们引入特征相互作用时间参数，结合摩擦效应与分子相互作用定量解释实验结果。我们的模型与实验结果吻合良好，并使我们仅基于相互作用将分子分为两类不同迁移率。通过改变表面基团、聚合物分子量以及向介质中添加盐，我们可进一步调控相互作用分子的迁移率与均方位移。我们的工作对理解微管网络及其他大分子拥挤系统中的胞内扩散输运具有意义，并可能带来合成聚合物系统中的输运增强。
引用
@article{arxiv.2009.12389,
title = {Entanglement and weak interaction driven mobility of small molecules in polymer networks},
author = {Rajarshi Guha and Subhadip Ghosh and Darrell Velegol and Peter J. Butler and Ayusman Sen and Jennifer L. Ross},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.12389},
year = {2020}
}