盒状受限下两条聚合物的平衡组织、构象与动力学

受近期纳流体实验的启发，我们使用布朗动力学和蒙特卡洛模拟来研究受限在单个盒状空腔中的两条聚合物链的构象、组织与动力学。聚合物被建模为柔性硬球链，盒子具有边长为$L$的方形横截面，其高度足够小以在该维度上压缩聚合物。当$L$足够大时，系统行为趋近于狭缝中孤立聚合物的行为。然而，当$L/R_{{\rm g},xy}^*\lesssim 5$时（其中$R_{{\rm g},xy}^*$为狭缝几何中的横向回转半径），拥挤与受限对聚合物组织、构象及平衡动力学的联合效应变得显著。在此区域内，横向平面上的质心概率分布在空腔中心附近呈现 depletion zone（除极小的$L$外）以及具有准离散位置的4重对称性。聚合物尺寸随$L$减小而减小主要源于受限而非聚合物间拥挤。相比之下，聚合物扩散与内部运动受聚合物间拥挤的强烈影响。两条聚合物倾向于占据相对于盒中心的对立位置，并围绕这些位置相对自由地扩散。定性地，这种静态与动力学行为不同于先前观察到的两条聚合物受限在窄通道中的情况。对于适当选择的盒宽，模拟结果在定性上与近期关于两条$\lambda$-DNA链受限在纳流体空腔中的实验结果一致。