由头部活性控制的极性活性聚合物的非平衡结构与动力学行为

非平衡态聚合物链的热力学行为是聚合物物理与生物物理中的基本问题。通过分子动力学模拟，我们发现了一种控制极性活性聚合物构象与动力学的普适非平衡机制，即头部活性主导整体链活性，导致活性链的重入溶胀以及Flory指数$\nu$的非单调变化。这些有趣现象源于极性活性聚合物的头部控制轨道运动，从中浮现出两种相反的非平衡效应，即动态链刚性与以负键矢量关联为特征的链构象内卷。这两种效应之间的竞争决定了聚合物构型。此外，我们识别出极性活性聚合物的几个通用动力学特征，即末端距矢量关联函数的线性衰减、从弹道到扩散动力学的依赖于聚合物尺寸的跨接，以及对头部活性敏感的与聚合物长度无关的扩散系数。我们提出了一个简单的动力学理论来忠实解释这些有趣的动力学现象。活性聚合物对其头部活性的这种敏感结构与动力学响应为我们提供了一种控制活性介质体的实用方法，可应用于生物医学工程。