非平衡构象对受驱聚合物穿孔转运的作用

理解聚合物穿纳米孔转运的主要理论方法之一是基于聚合物构象准平衡假设的 Fokker-Planck 形式体系。聚合物转运准平衡近似的适用判据为：每个 Kuhn 段的的平均转运时间 $\langle \tau \rangle/N_K$ 长于聚合物的弛豫时间 $\tau_0$。为理解满足该判据的条件，我们进行了粗粒化三维 Langevin 动力学与多粒子碰撞动力学模拟。我们研究了聚电解质链的初始构象（由流场人为生成）在跨纳米孔转运动力学中的作用，该转运由外施跨膜电压 $V$ 驱动（初始流场不存在）。拉伸的（非平衡的）聚电解质链构象被刻意且系统地生成，并用作转运模拟的初始构象。我们进行了独立模拟以研究这些拉伸链的弛豫行为，并将弛豫时间尺度与平均转运时间（$\langle \tau \rangle$）进行比较。对于此类人为拉伸的初始状态，$\langle \tau \rangle/N_K < \tau_0$，表明准平衡近似不适用。然而，在我们所研究的整个链拉伸范围内，观察到 $\langle \tau \rangle \sim 1/V$ 的标度关系，与 Fokker-Planck 模型的预测一致。另一方面，对于不存在初始人为施加流场的真实情形，将文献中报道的实验数据与理论进行比较