بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله دینامیک یک ماکرومولکول میله اي شکل خود پیش ران را در حضور موانع با توزیع تصادفی به روش شبیه سازي دینامیک مولکولی بررسی می کنیم. از آنجا که دینامیک این ماکرومولکول در چهارچوب آزمایشگاه و در زمانهاي بلند فرآیند پخش عادي را دنبال می کند، نمودار تغییرات ضریب پخش مرکز جرم آن را در چهارچوب آزمایشگاه بر حسب چگالی موانع محیط بدست می آوریم. در این نمودار با افزایش تعداد موانع کروي درون سیال، مقدار ضریب پخش ماکرومولکول خود پیش ران ابتدا افزایش می یابد و در کسر حجمی هاي بزرگتر از obs 0.45 دوباره کاهش می یابد.
مقدمه
موجودات ناهمسانگرد بسیاري همچون باسیل ها که نوعی سلول زیستی هستند، یا درشت مولکول هایی مثل اف-اکتین، لیپید، ... در طبیعت وجود دارند که دینامیک براونی شان متاثر از شکل ناهمسانگردشان است. حرکت چنین ذراتی دو منشا دارد؛ حرکت براونی ناشی از برخوردهاي پیاپی بین این موجودات با مولکول هاي سیال و مانع هاي دیگر موجود در سیال و حرکت هاي هدفمند ناشی از نیروي محرکه ایجاد شده توسط زایده هایی دم مانند یا برخی واکنش هاي شیمیایی که باعث رانش آنها در یک جهت خاص می شوند.
ماکرومولکول هایی که در آنها این نیروي رانشی حاصل فرآیندهاي داخلی است و همواره در یک راستاي مشخص نسبت به محورهاي اصلی جسم به آن وارد می شود، ذرات خود پیش ران نامیده می شوند. مشاهدات آزمایشگاهی دینامیک چنین ذراتی نتایجی را نشان می دهد که هنوز درك کاملی از آنها در حیطه ي نظري حاصل نشده است، بنابراین مطالعه ي دینامیک آنها می تواند در شناختن عملکردشان مفید واقع شود و جواب سوالات زیادي را روشن کند.
در این مقاله قصد داریم دینامیک ذرات ناهمسانگردي را مطالعه کنیم که علاوه بر نیروهاي کاتوره اي ناشی از برخوردهاي پیاپی با مولکول هاي دیگر - حرکت براونی - ، یک نیروي پیش ران را با شدت نیروي ثابت که همواره در راستاي موازي با محور بلند میله به آنها وارد می شود هم تجربه می کنند. پس اثر ناهمسانگردي ماکرومولکول میله اي شکل در فرآیند پخش آن تاثیري نمی گذارد. براي اینکه اثر ناهمسانگردي میله در همین مدل ظاهر شود، موانع سخت کروي را در مکان هاي تصادفی در جعبه ي شبیه سازي قرار می دهیم تا اثر مولکول هاي دیگر مثل مولکول هاي سیال یا ماکرومولکول هاي دیگر را تا حدي وارد کنیم.
دینامیک این ماکرومولکول ها در چهارچوب آزمایشگاه و در زمانهاي بلند رفتار پخش عادي را دنبال می کند. پس در این چهارچوب ضریب پخش ذره را در حضور چگالی هاي مختلفی از موانع کروي بررسی می کنیم. اما دینامیک آنها از نگاه چهارچوب جسم در زمانهاي بلند، از رژیم گشت تصادفی جهت دار - Directed Random Walk - پیروي می کند. بنابراین کمیتی که در این چهارچوب قابل بررسی است، مقدار سرعت رانشی ذره است که در چگالی هاي مختلف موانع کروي آن را بدست می آوریم.
ماده چگال
مدل و روش شبیه سازي
در انجام این پژوهش از بسته ي شبیه سازي ESPResSo استفاده می کنیم ]٢.[ موانع محیط کره هاي لنارد-جونز هستند که در مکان هاي تصادفی در جعبه ي شبیه سازي قرار می گیرند. در گام اول شبیه سازي این موانع با ترموستات لانژون و پتانسیل لنارد-جونزبه تعادل می رسند و بعد همگی سرجایشان ثابت می شوند.
