聚合物通过纳米孔易位的朗之万动力学模拟

我们利用二维朗之万动力学模拟研究了聚合物通过纳米孔的易位动力学。在没有外部驱动力的情况下，我们考虑一个初始位于孔中间的聚合物，并研究聚合物完全从任一侧离开孔所需的逃逸时间 $\tau_e$。逃逸时间的分布很宽且具有长尾。我们发现 $\tau_e$ 与链长 $N$ 的标度关系为 $\tau_e \sim N^{1+2\nu}$，其中 $\nu$ 是Flory指数。对于驱动易位，我们关注摩擦系数 $\xi$、驱动力 $E$ 和链长 $N$ 对易位时间 $\tau$ 的影响，$\tau$ 定义为从第一个单体进入孔到最后一个单体离开孔的时间间隔。对于强驱动力，易位时间的分布是对称且狭窄的，没有长尾，并且 $\tau \sim E^{-1}$。$\xi$ 的影响取决于驱动力与摩擦力之比。对于中等 $\xi$，我们发现 $\tau$ 随 $N$ 的标度存在交叉行为，从相对短链的 $\tau \sim N^{2\nu}$ 转变为较长链的 $\tau \sim N^{1 + \nu}$。然而，对于较高的 $\xi$，即使对于短链，也只观察到 $\tau \sim N^{1 + \nu}$，并且没有交叉行为。这个结果可以通过以下事实解释：增加 $\xi$ 会增加链的Rouse弛豫时间，在这种情况下，即使是相对较短的链在易位过程中也没有时间弛豫。我们的结果与先前基于波动键格点模型在中等摩擦值下的聚合物模拟结果非常吻合，但揭示了更多关于摩擦依赖性的特征。