持久長度
編輯持久長度是量化聚合物彎曲剛度的基本機械性能。分子的行為類似于柔性彈性桿/梁(梁理論)。 非正式地,對于短于持久長度的聚合物片段,分子表現得像一根剛性棒,而對于比持久長度長得多的聚合物片段,只能用統計學來描述其特性,如三- 維度隨機游走。
形式上,持續長度 P 定義為切線方向相關性丟失的長度。 以更基于化學的方式,它也可以定義為無限長鏈中所有鍵 j ≥ i 在鍵 i 上的投影的平均總和。
讓我們定義與位置 0(零)處的聚合物相切的矢量與沿鏈的輪廓與位置 0 距離 L 處的切線矢量之間的角度 θ。 可以看出,角度余弦的期望值隨距離呈指數下降,
其中 P 是持久性長度,尖括號表示所有起始位置的平均值。
持續長度被認為是庫恩長度的一半,庫恩長度是鏈可以被視為自由連接的假設段的長度。 持續長度等于在無限鏈長的限制下,端到端向量在鏈端切線到鏈輪廓的平均投影。
持久長度也可以使用彎曲剛度 B s {\displaystyle B_{s}} 、楊氏模量 E 和已知聚合物鏈的截面來表示。
其中 a 是半徑。
對于帶電聚合物,持久長度取決于靜電屏蔽導致的周圍鹽濃度。 帶電聚合物的持久長度由 OSF(Odijk、Skolnick 和 Fixman)模型描述。
例子
編輯例如,一塊生意大利面的持久長度約為 10 18 {\displaystyle 10{18}} 米(考慮到 5 GPa 的楊氏模量和 1 毫米的半徑)。 雙螺旋 DNA 的持久長度約為 390 埃。 意大利面如此大的持久長度并不意味著它不靈活。 這只是意味著它的剛度是這樣的,它需要 10 18 {\displaystyle 10{18}} 米的長度才能在 300K 的熱波動下彎曲它。
另一個例子:想象一根有點柔軟的長繩子。 在短距離范圍內,繩索基本上是剛性的。 如果您查看繩索指向非常靠近的兩個點的方向,則繩索可能會在這兩個點指向相同的方向(即切線向量的角度高度相關)。 如果您在這條軟線上選擇兩個相距很遠的點(想象一下您剛剛扔到盤子里的一塊煮熟的意大利面),但是,這些位置的線的切線可能會指向不同的方向 (即角度將不相關)。 如果你繪制出兩個不同點的切線角與兩點之間距離的函數關系,你將得到一個從零距離處的 1(完美相關)開始并呈指數下降的圖 距離增加。 持久長度是指數衰減的特征長度尺度。對于單個 DNA 分子,持久長度可以使用光學鑷子和原子力顯微鏡測量。
持久長度測量工具
編輯單鏈 DNA 的持續長度測量可通過各種工具進行。 其中大部分是通過結合類蠕蟲鏈模型來完成的。 例如,單鏈 DNA 的兩端被供體和受體染料標記,以測量平均端到端距離,表示為 FRET 效率。 通過將 FRET 效率與基于蠕蟲狀鏈模型等模型計算的 FRET 效率進行比較,將其轉換為持久長度。 最近獲得持久長度的嘗試是將熒光相關光譜 (FCS) 與 HYDRO 程序相結合。 HYDRO程序簡稱為Stokes-Einstein方程的升級。 Stokes–Einstein 方程通過假設分子為純球來計算擴散系數(與擴散時間成反比)。 然而,HYDRO 程序對分子的形狀沒有限制。
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評論列表(1條)
想問下持久長度怎么使用彎曲剛度 B、楊氏模量 E 和已知聚合物鏈的截面來表示啊,公式是什么?