Investigating the interaction of stretched, immobilized polyelectrolytes with external electric fields and fluid flows in presence of confined micro-geometries

研究在受限微观几何形状存在的情况下拉伸的固定聚电解质与外部电场和流体流动的相互作用

基本信息

项目摘要

We experimentally and theoretically investigate the behavior of an immobilized polyelectrolyte chain subject to various external fields in presence of a confined micro-geometry. We want to elucidate the stretching behavior of a DNA chain in alternating electric fields as a function of frequency and further parameters. The chain will be subsequently exposed to an external fluid flow, and we will compute the force necessary to detach the DNA from the electrode. In addition we will focus on the conformational and dynamic properties of polyelectrolytes in confined microgeometries. The influence of several external conditions like pressure driven- and electrokinetic flows, the channel diameter as well as the behavior of the free ions will be investigated in detail. By a thorough analysis of these effects which alter the dynamics and conformations of polyelectrolytes in micro- and nanogeometries significantly, a deeper understanding of the underlying processes and potential novel separation techniques will be achieved.
我们通过实验和理论研究了固定化聚电解质链在受限微观几何形状存在下受到各种外部场影响的行为。我们想要阐明 DNA 链在交变电场中的拉伸行为作为频率和其他参数的函数。该链随后将暴露于外部流体流中,我们将计算将 DNA 从电极上分离所需的力。此外,我们将重点研究聚电解质在受限微观几何形状中的构象和动态特性。将详细研究压力驱动流和电动流、通道直径以及自由离子行为等几种外部条件的影响。通过对这些显着改变微米和纳米几何结构中聚电解质的动力学和构象的效应进行彻底分析,将可以更深入地了解潜在的过程和潜在的新颖分离技术。

项目成果

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Electrophoresis of a Spherical Polyelectrolyte-Grafted Colloid in Monovalent Salt Solutions: Comparison of Molecular Dynamics Simulations with Theory and Numerical Calculations
  • DOI:
    10.1021/ma502238z
  • 发表时间:
    2015-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Shervin Raafatnia;Owen A. Hickey;Christian Holm-
  • 通讯作者:
    Shervin Raafatnia;Owen A. Hickey;Christian Holm-
Relaxation of surface-tethered polymers under moderate confinement.
适度约束下表面束缚聚合物的松弛
  • DOI:
    10.1039/c8sm01246f
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Johannes Hartmann;Tamal Roy;Kai Szuttor;Jens Smiatek;Christian Holm;Steffen Hardt
  • 通讯作者:
    Steffen Hardt
From the Atomistic to the Macromolecular Scale: Distinct Simulation Approaches for Polyelectrolyte Solutions
从原子到高分子尺度:聚电解质溶液的独特模拟方法
  • DOI:
    10.1007/978-3-319-42913-7_33-1
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Jens Smiatek;Christian Holm
  • 通讯作者:
    Christian Holm
Electric-field-induced stretching of surface-tethered polyelectrolytes in a microchannel.
微通道中表面束缚聚电解质的电场诱导拉伸
  • DOI:
    10.1103/physreve.96.032503
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Tamal Roy;Kai Szuttor;Jens Smiatek;Christian Holm;Steffen Hardt
  • 通讯作者:
    Steffen Hardt
The stretching force on a tethered polymer in pressure-driven flow.
压力驱动流中系留聚合物上的拉伸力
  • DOI:
    10.1063/1.4993619
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Kai Szuttor;Tamal Roy;Steffen Hardt;Christian Holm;Jens Smiatek
  • 通讯作者:
    Jens Smiatek
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