Эффекты кулоновского взаимодействия в коллоидных суспензиях и биоколлоидах

• Автор: Аллахяров, Эльшад Адилкомович
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 300 с. : ил.

Contents

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы б

Цель работы

Научная новизна работы

Научная и практическая ценность работы

На защиту выносятся:

Апробация работы

Структура и объем работы

Содержание работы

1. Заряженные коллоидные суспензии

1.1. Введение к главе 1
1.2. Концепция эффективного взаимодействия
1.3. Определение эффективных сил в заряженных системах
1.3.1. Учет дальнодействущих кулоновских сил
1.4. Линейные теории ЯПБ и ЖПБ
1.4.1. Ячеечная и желе модели для одного макроиона
1.5. Эффективный потенциал TPS
1.5.1. Обсуждение результатов
1.6. Эффективные силы между асимметричными макроионами
1.6.1. Параметры системы
1.6.2. Обсуждение результатов
1.7. Трехчастичные силы в коллоидных суспензиях
1.7.1. Моделирование трехчастичных сил
1.7.2. Теория возмущений функционала плотности
1.7.3. Обсуждение результатов
(i-1 1.8. Коллоиды в ограниченной геометрии
1.8.1. Параметры модели
1.8.2. Плотность противоионов между пластинами

1.8.3. Макроион между заряженными пластинами
1.8.4. Два макроиона между заряженными пластинами
. 1.8.5. Обсуждение результатов
1.9. Кулоновское истощение между макроионами
1.9.1. Результаты вычислений
1.9.2. Обсуждение результатов
1.10. Заключение к главе 1
2. Кулоновские эффекты в биоколлоидах
2.1. Введение к главе 2
2.2. Различные геометрические модели для ДНК
2.2.1. СМ
Ь 2.2.2. ЕСМ
2.2.3. МАМ
2.3. Основные параметры системы
2.3.1. Принятые приближения
2.4. Определение сил взаимодействия и моментов вращения
2.5. Линейные теории экранирования
2.5.1. Равномерно заряженный цилиндр
2.5.2. Юкава сегмент модель
2.5.3. Теория Корнышева-Лейкина
2.6. Техника моделирования
2.6.1. Большая Каноническая Молекулярная Динамика
2.7. Эффективное ДНК-ДНК взаимодействие в СМ
2.7.1. Результаты для точечных зарядов и нулевой концентрации соли
2.7.2. Результаты для модифицированной модели СМ
2.7.3. Результаты для добавленной соли
2.7.4. Обсуждение результатов
2.8. Адсорбция многовалентных ионов на молекулах ДНК
ф' 2.8.1. Параметры системы
2.8.2. Одновалентные противоионы и одновалентная соль
2.8.3. Многовалентные противоионы и одновалентная соль

2.8.4. Многовалентные противоионы и многовалентная соль
2.8.5. Эффект перезарядки молекулы ДНК
2.8.6. Изменение радиуса иона
2.8.7. Обсуждение результатов
2.9. Притяжение между молекулами ДНК
2.9.1. Ионная связь и ДНК конденсация
2.9.2. Параметры системы
2.9.3. Одновалентная соль и одновалентные противоионы
2.9.4. Одновалентная соль и двухвалентные противоионы
2.9.5. Одновалентная соль и трехвалентные противоионы
2.9.6. Многовалентная соль и одновалентные противоионы
2.9.7. Многовалентная соль и трехвалентные противоионы
2.9.8. Обсуждение результатов
2.10. Конденсация и последующее иерерастворение ДНК полиаминами
2.10.1. Параметры системы
2.10.2. Одна молекула ДНК и флуктуация заряда
2.10.3. Пара молекул ДНК и осциллирующие силы
2.10.4. Обсуждение результатов
2.11. Немонотонность вириального коэффициента в растворах белка
2.11.1. SCM и DCM модели для сферических белков
2.11.2. Второй вириальный коэффициент В2
2.11.3. Параметры системы
2.11.4. Ионное распределение вокруг белка
2.11.5. Эффективная сила и Вг для пары белков
2.11.6. Обсуждение результатов
2.12. Заключение к главе 2
3. Учет свойств воды в межколлоидном взаимодействии
3.1. Введение к главе 3
3.2. Влияние структуры воды на межколлоидное взаимодействие
3.2.1. Моделирование коллоидных суспензий на различных уровнях
детализации
1.6 Эффективные силы между асимметричными макроионами

здесь щ (г = с, в) - концентрация малых ионов. Легко увидеть, что расчетные величины эффективных сил находятся систематически ниже данных ДЛВО теории. Это подразумевает, что потенциал ДЛВО
и(^у°)(г) = ехр (-г/Дв), (1.49)
где — 2ехр((а1 + ос)/2Лд)/(1 + (01 + ас)/2Дд), слишком переоценивает межчастичное взаимодействие. Снимок системы для расчета Р дается на рис. 8 для значения
Рис. 7: Эффективная сила Ре^(г)/Ро как функция макроион-макроион расстояния г/от. Снизу вверх: (а) - расчеты А, С, Е, в; (Ь) - расчеты В, Э, Р, К. Для ясности кривые соответствующие расчетам С, Е, в в (а) и расчетам Б, Г, К в (Ь) перемещены, соответственно, вертикально на 400, 800 и 1200 единиц. Точки - результаты моделирования, сплошная линия - предсказание на основе ДЛВО силы Ерг,уо(г)/Еог = 2ст1. Значительное увеличение концентрации противоионов между макроионами подразумевает сильное экранирование прямого кулоновского взаимодействия.
Далее нами проверялась применимость предсказанного в рамках ДЛВО теории правила скейлиига к рассчитанным эффективным силам. Для систем с нулевой концентрацией соли (расчеты А-К) скейлинг сила ^**(г) определяется как: