肽薄膜的涨落诱导自由能

我们应用色散力的 Lifshitz 理论，求出了由电磁场的零点涨落和热涨落引起的肽薄膜自由能的贡献。为此，利用有关肽介电常数虚部的现有信息，设计了典型肽沿虚频率轴的介电常数解析表示式。在室温下，对含有不同水分比例的独立肽薄膜以及沉积在电介质（SiO$_2$）和金属基底上的类似薄膜，进行了涨落诱导自由能的数值计算。结果表明，独立肽薄膜的自由能为负，因此有助于其稳定性。自由能的大小随水分比例的增加而增加，随薄膜厚度的增加而减小。对于沉积在电介质基底上的肽薄膜，自由能是非单调的。对于厚度大于 100 nm 的薄膜，自由能为负，并在某一膜厚处达到最大值，但对于厚度小于 100 nm 的薄膜，自由能消失并改变符号。发现沉积在金属基底上的肽薄膜的涨落诱导自由能为正，这使得薄膜稳定性降低。在所有三种情况下，都找到了足够厚薄膜自由能的简单解析表达式。所获得的结果可能有助于在尺寸进一步缩小的下一代有机微型器件中实现薄膜稳定性。