部分带电高分子链通过小孔的模拟研究

摘要

生物高分子链穿过细胞膜的现象是细胞生命活动中是必不可少的，在细胞膜上，有很多纳米级的小孔或者管道，高分子链通过这些小孔或者管道进出细胞。研究高分子穿孔的机制不仅有利于更好地理解生命过程，而且对医学、物理学、化工以及生物科技也有重要的意义。随着纳米科技的发展，科学家们已经可以制造出纳米管道或小孔，这为人们了解高分子链通过纳米小孔或管道的过程提供了很大的帮助。近年来，高分子科学家通过很多的实验、理论分析和计算机模拟实验对这一个移位过程做了大量的工作并取得了许多有意义的成果。本论文结合当前发展，对高分子链经纳米小孔移位的动力学过程做了如下研究工作：
　　 我们在简立方格点上用动力学Monte Carlo方法模拟了带有一个电荷的高分子链在外加电场作用下通过纳米小孔的过程。该带电的链节在小孔中会受到电场力的作用。我们计算了两个时间标度：平均首次穿越时间τFP和移位时间τ，研究了这两个时间与带电电荷在链上的位置的关系。我们发现τFP与带电电荷的位置关系与理论的一致，但是τ与带电电荷位置的关系却出现了不一致的情况。我们用理论和模拟解释了两者不一致的现象。