层状液晶体系中滑动柱状相的结构性质

在适当条件下，阴离子脂质和中性脂质与DNA在水中的混合物会形成复合物，其中DNA链在层状堆积的脂质双层膜之间形成局部二维亚稳格子。这些层状DNA-阴离子脂质复合物原则上可以表现出多种平衡相，包括DNA链沿2D格子排列的柱状相、DNA链沿共同方向排列但无长程位置有序的鲁莱斯相，以及一种可能的新型中间相——滑动柱状相(Sliding Columnar, SC相)，其特征为DNA格子相对位移的剪切模量为零，但压缩这些格子的模量不为零。我们构建了一个能够描述所有相及其相变的模型，并用于计算滑动柱状相的结构性质。我们计算了位移和密度关联函数以及该相中的X射线散射强度，特别是指出，层内的密度关联函数对分离距离r具有不寻常的$\exp(- {\rm const.} \ln^2 r)$依赖。我们研究了SC相相对于导致柱状相的剪切耦合以及导致鲁莱斯层相的位错解绑的稳定性。对于仅考虑最近邻平面相互作用的模型，我们得出结论，SC相在热力学上不稳定。然而，鲁莱斯层相中的关联函数在一定尺度范围内表现出SC行为。