两受限腔体内聚合物的平衡行为：聚合物宽度与体系不对称性的影响

使用纳米流体器件的实验已有效表征受限在小腔体中的聚合物的物理性质。最近两项采用此类方法的研究考察了盒状腔体中两条DNA分子在组织与动力学，该腔体在一个方向上强受限，且在横向平面上具有正方形与椭圆形截面。受这些实验启发，我们采用蒙特卡洛与布朗动力学模拟，研究受限在与实验所用形状相近的小腔体中的两条聚合物的物理行为。我们量化了以下聚合物性质与受限尺寸的变化对聚合物组织与动力学的影响：聚合物宽度、聚合物轮廓长度比、腔体横截面积，以及具有矩形与椭圆截面腔体的腔体伸长程度。我们发现，聚合物 segregate 的倾向随聚合物宽度增大而增强。对于足够小的腔体，增大腔体伸长促进相同聚合物沿其长轴向腔体对侧的分隔与定域化。自由能垒控制聚合物位置交换的速率，且观测动力学大致符合简单理论模型的预测。增大聚合物间轮廓长度差异显著影响其腔内组织。在大型线形聚合物与小型环形聚合物共捕获于椭圆腔体情形中，小型聚合物倾向于位于横向受限壁附近，且在高度伸长椭圆中尤其位于腔体两极。