Механическое разворачивание гомополимерной глобулы: теория и моделирование

Растягивание макромолекул:

Два метода манипулирования:
D задано, измеряется f
Свободная энергией Гельмгольца F
f задано, измеряется D
Свободная энергия Гиббса G
Глобула - состояние полимерной цепи, в котором флуктуации концентрации звеньев малы: их радиус корреляции значительно меньше размера макромолекулы

Растягивание макромолекулы в D- ансамбле

Постановка задачи
Глобула растягивается постоянной внешней силы f.
N – количество мономеров в макромолекуле.
χ – параметр качества растворителя. (параметр Флори)
ТРИ ЭТАПА РЕШЕНИЯ:
Моделирование
Аналитическая теория среднего поля
Флуктуационный подход

Пересчет полученных ранее результатов

Кривые деформации: f- и D- ансамбли

Модель
2. Растянутая цепь
3. «Головастик»
k – константа упругости (у нас k = 3/4)
1.Слабо деформированная глобула
Аппроксимируем глобулу вытянутым эллипсоидом с постоянной плотностью

Свободная энергия как функция состава
Два подхода:
G=min{Gglobule, Gchain}
G=-log Z

Чем больше параметр Флори, тем больше критическая сила раскрытия и тем больше скачок расстояния между концами глобулы в точке перехода.
Свободная энергия & Кривые деформации

Точка перехода глобула – «открытая» цепь
С ростом N увеличивается и критическая сила перехода, и расстояние между концами макромолекулы в точке перехода.

Учет флуктуаций: среднее расстояние между концами

Учет флуктуаций: среднее число мономеров в «голове»