Computational modeling of diffusion in polymer solutions

Abstract

We performed coarse-grained molecular dynamics simulations of fully dissociated polyelectrolytes in the presence of monovalent and multivalent counterions and charged oligomers. The dynamics of these systems has been studied to follow internal dynamics of polyelectrolyte and counterions. The dynamics is presented via the mean square displacement which we obtain from the simulation trajectory and, moreover, via curves of Fluorescence Correlation Spectroscopy (FCS) obtained also from the simulation trajectory. FCS is an experimental technique which can be used to study condensation of counterions on polyelectrolytes. Therefore, we analyze the FCS curves and investigate applicability of various analytical models to fit these FCS curves. The aim of this work is a discussion about the fitting of the FCS curves and presentation of our observations for dynamics of counterions during condensation on the polyelectrolyte.

Představujeme molekulové simulace roztoků plně disociovaných polyelektrolytů v přítomnosti monovalentních a multivalentních protiiontů a nabitých oligomerů. Zaměřujeme se na studium vnitřní dynamiky polyelektrolytu a dynamiky protiiontů, kterou znázorňujeme pomocí středního kvadratického posunutí vypočteného z trajektorie simulace. Z této trajektorie jsme schopni vypočítat i křivky Fluorescenční Korelační Spektroskopie (FCS), což je jedna z experimentálních metod, které se používají ke studiu dynamiky protiiontů v průběhu kondenzace na polyelektrolyt. Jednotlivé FCS křivky se snažíme analyzovat pomocí vhodných modelů. Cílem této práce je ukázat, zda-li se tyto křivky dají popsat některým z doposud známých modelů a zda-li by se získané výsledky daly využít na popis dynamiky protiiontů v průběhu kondenzace na polyelektrolyty.