具有结合区的聚合物海中的示踪剂扩散：可移动陷阱与冻结陷阱

我们使用分子动力学模拟研究了在具有示踪剂特定结合区的聚合物海中的示踪剂扩散。这些结合区充当陷阱。我们的模拟表明，在某些情况下，例如当带有陷阱的聚合物在空间中冻结且陷阱的体积分数和结合强度适中时，示踪剂可以经历正常但非高斯的扩散。在这种情况下，随着示踪剂移动，它经历非均匀环境并表现出类似受限连续时间随机游走 (CTRW) 的运动，从而导致非高斯行为。此外，随着陷阱数量或结合强度的增加，长时间动力学变为亚扩散。然而，如果聚合物是可移动的，则示踪剂动力学是高斯的，但根据陷阱的数量和结合强度，可能是正常的或亚扩散的。另外，随着结合强度和聚合物陷阱数量的增加，示踪剂被捕获的概率增加。另一方面，去除结合区不会导致捕获，即使在相对较高的拥挤度下也是如此。我们的模拟还表明，捕获概率随着示踪剂尺寸的增加而增加，并且对于在冻结聚合物背景下的较大示踪剂，动力学仅呈弱非高斯性，但高度亚扩散。我们的观察与许多近期关于聚合物材料中示踪剂扩散的实验精神一致，并对使用高斯理论描述一般拥挤环境中的扩散的有效性提出了质疑。