Driven translocation of a polymer through a narrow pore in dilute solvent

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Linna, Riku
dc.contributor.author Moisio, Jaakko
dc.date.accessioned 2014-04-10T05:45:47Z
dc.date.available 2014-04-10T05:45:47Z
dc.date.issued 2014
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/12852
dc.description.abstract In this work driven translocation of a polymer through a narrow pore in dilute solvent is studied using computational methods. Stochastic rotation dynamics (SRD) is used for simulating the fluid dynamics and molecular dynamics (MD) for simulating the polymer. These methods were implemented in a parallel hybrid algorithm. The results of the simulations are compared to previous theoretical and computational studies. Scaling of the translocation time tau alpha NalphaF-ß is found for polymers immersed in either good or bad solvent up to the length of 1600 monomers. The simulations are repeated both with and without hydrodynamic interactions, and the scaling is observed for both cases. The scaling is observed for a wide range of driving forces in good solvent, but only for small forces in bad solvent. By studying the evolution of radius of gyration and local straightening during the translocation process, it is shown that in good solvent polymer translocation is a strongly out-of-equilibrium process. On the cis side the straightening of the polymer is observed as tension propagates through the polymer backbone. On the trans side monomers crowd near the pore exit as monomers leave the pore faster than the polymer segment on the trans side relaxes into equilibrium. The out-of-equilibrium effects are more perceptible when hydrodynamic interactions are removed. In bad solvent the polymer maintains its globulous equilibrium conformation during the whole translocation process. en
dc.description.abstract Tässä työssä tutkitaan laimeassa liuoksessa olevan polymeerin ajettua translokaatiota kapean huokosen läpi laskennallisin menetelmin. Simulaatiot toteutetaan rinnakkaistetulla hybridialgoritmilla, jossa nestedynamiikka toteutetaan käyttäen stokastista rotaatiodynamiikkaa (SRD) ja polymeerin itsensä simulointi tapahtuu molekyylidynamiikan (MD) menetelmiä käyttäen. Simulaatioiden tuloksia verrataan aiheesta aiemmin esitettyihin teoreettisiin ja laskennallisiin tuloksiin. Translokaatioaika noudattaa skaalausta tau alfa NalfaF-ß sekä hyvässä että huonossa liuoksessa 1600 monomeerin pituuteen asti. Simulaatiot toistetaan sekä hydrodynaamisten vuorovaikutusten kanssa että ilman niitä. Skaalaus havaitaan molemmissa tapauksissa. Hyvän liuoksen tapauksessa skaalaus havaitaan laajalla ajavan voiman vaihteluvälillä. Huonossa liuoksessa skaalaus havaitaan vain pienillä voimilla. Transkolaatio osoitetaan voimakkaaksi epätasapainoprosessiksi tutkimalla gyraatiosäteen muutosta ja polymeerin paikallista suoristumista translokaatioprosessin aikana. Cis-puolella polymeeri suoristuu jännityksen levitessä pitkin polymeeria. Trans-puolella havaitaan huokosen suun tukkeutumista, kun huokosesta poistuu monomeereja nopeammin kuin trans-puolella oleva polymeerisegmentti ehtii relaksoitua tasapainoon. Epätasapaino on selvempää simulaatioissa, jotka ajetaan ilman hydrodynaamisia vuorovaikutuksia. Huonossa liuoksessa polymeeri säilyttää pallomaisen tasapainomuotonsa koko translokaatioprosessin ajan. fi
dc.format.extent viii + 59 s.
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso en en
dc.title Driven translocation of a polymer through a narrow pore in dilute solvent en
dc.title Polymeerin ajettu translokaatio kapean huokosen läpi laimeassa liuoksessa fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Perustieteiden korkeakoulu fi
dc.contributor.school Perustieteiden korkeakoulu fi
dc.subject.keyword polymeeri fi
dc.subject.keyword ajettu translokaatio fi
dc.subject.keyword laskennallinen tiede fi
dc.subject.keyword laskennallinen fysiikka fi
dc.subject.keyword stokastinen rotaatiodynamiikka fi
dc.subject.keyword molekyylidynamiikka fi
dc.subject.keyword polymers en
dc.subject.keyword driven translocation en
dc.subject.keyword computational science en
dc.subject.keyword computational physics en
dc.subject.keyword stochastic rotation dynamics en
dc.subject.keyword molecular dynamics en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201404101661
dc.type.dcmitype text en
dc.programme.major Laskennallinen tekniikka fi
dc.programme.mcode S-114
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.contributor.supervisor Kaski, Kimmo


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account