ديناميكيات انتقال البوليمر غير الأحادي عبر المسام النانوية تحت تفاعلات سطحية–بوليمر متغيرة

تعتبر فهم ديناميكيات البوليمرات في البيئات المحصورة أمرًا حيويًا لتطبيقات متنوعة تتراوح من إعادة تدوير البوليمرات إلى الفصل الحيوي. في هذه الدراسة، نطور نموذج حاجز إنتروبي باستخدام نظرية المجال الذاتي المتسق التي تأخذ بعين الاعتبار تأثير التفاعلات السطحية الجذابة، الذوبان، والحصر على ديناميات البوليمر. في هذا النموذج، نعتبر انتقال بوليمر من تجويف واحد إلى تجويف ثانٍ عبر مسام نانوية بعرض مقطع عرضي واحد. نجد أنه بالنسبة لبوليمر في مذيب جيد (أي، حجم مستبعد، u0 > 0)، يوجد اعتماد غير أحادي للوقت المتوسط للانتقال (τ) على قوة التفاعل السطحي، ɛ. عند قيم منخفضة من ɛ، تؤدي تفاعلات الحجم المستبعد إلى عقوبة طاقية وأوقات انتقال أطول. مع زيادة ɛ، تعاكس التفاعلات السطحية العقوبة الطاقية المفروضة بواسطة الحجم المستبعد وينتقل البوليمر بسرعة أكبر عبر المسام النانوية. ومع ذلك، مع استمرار زيادة ɛ، يحدث انتقال امتصاص، مما يؤدي إلى ديناميات أبطأ بشكل ملحوظ بسبب عقوبة إزالة الامتصاص من التجويف الأول. الـ ɛ الذي يحدث فيه هذا الانتقال هو دالة على الحجم المستبعد، حيث يؤدي ارتفاع u0 إلى حدوث انتقال امتصاص عند قيم أعلى من ɛ. أخيرًا، ننظر في تأثير الانتقال عبر تجاويف بأحجام مختلفة. نجد أن الديناميات للانتقال إلى تجويف أصغر تتسارع بينما يتباطأ الانتقال إلى تجويف أكبر مع زيادة ɛ بسبب زيادة الاتصال السطحي تحت حصر أقوى.