带电生物纳米壳与衣壳中的渗透应力与孔隙成核
软凝聚态物质
2020-02-06 v1
摘要
本文提出一个模型系统，用于研究与给定浓度解离电解质水溶液接触的球形类生物纳米壳的化学平衡与机械稳定性。在超越传统平均场（如泊松-玻尔兹曼）极限、包含静电与硬核关联的精确密度泛函理论（DFT）框架下，研究了可渗透壳层两侧的离子化学平衡。通过与蒙特卡洛（MC）模拟直接对比检验了该理论的准确性。随后推导出一个简洁的解析表达式，基于所计算的离子分布清晰地揭示了壳层渗透应力中的熵、静电与自能贡献。借助连续介质平均场弹性方法考虑渗透拉伸下壳层表面应力，研究了壳层在多种离子强度与表面电荷下的机械平衡性质。进一步将该模型与结构上类似于经典成核理论（CNT）的连续介质力学方法耦合，以探讨壳层抵抗孔隙成核的机械稳定性问题。由此我们构建了一个相图，界定了不同离子强度与壳层表面电荷下衣壳的机械稳定区域。
引用
@article{arxiv.2002.01866,
title = {Osmotic stress and pore nucleation in charged biological nanoshells and capsids},
author = {Thiago Colla and Amin Bakhshandeh and Yan Levin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.01866},
year = {2020}
}