Two time scales for self and collective diffusion near the critical point in a simple patchy model for proteins with floating bonds.
Two time scales for self and collective diffusion near the critical point in a simple patchy model for proteins with floating bonds.
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具有浮动键的蛋白质的简单斑块模型中接近临界点的自我扩散和集体扩散的两个时间尺度
DOI：
10.1039/c8sm00599k
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发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
3.4
通讯作者：
M. Oettel
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
J. Bleibel;M. Habiger;M. Lütje;F. Hirschmann;F. Roosen-Runge;T. Seydel;F. Zhang;F. Schreiber;M. Oettel
利用动态蒙特卡罗和布朗动力学，我们研究了一个浮动键模型，其中粒子可以通过移动键结合。最大键数（这里固定为4个）可以通过适当选择键和粒子之间的排斥性、非加性相互作用来调节。计算了气液临界点附近的静、动态结构因子（中间散射函数）。静态结构呈弱四面体网状结构。中间散射函数表现出偏离单指数的时间衰减，这可以用双指数衰减来描述，其中两个时间尺度相差约一个数量级。这种时间尺度的分离在波数范围内是稳健的。对实空间中簇的分析表明，簇的形成是非紧致簇，在接近临界点时，簇的瞬时尺寸分布有相当大的拉伸。具有10个或更多粒子的初始团簇的最大子团的平均时间演化也表现出双指数衰减。在低堆积分数的中间散射函数中观察到的两个时间尺度与在具有三价金属离子作为蛋白质之间键的球状蛋白质溶液中的类似发现是一致的。
Using dynamic Monte Carlo and Brownian dynamics, we investigate a floating bond model in which particles can bind through mobile bonds. The maximum number of bonds (here fixed to 4) can be tuned by appropriately choosing the repulsive, nonadditive interactions among bonds and particles. We compute the static and dynamic structure factor (intermediate scattering function) in the vicinity of the gas–liquid critical point. The static structure exhibits a weak tetrahedral network character. The intermediate scattering function shows a temporal decay deviating from a single exponential, which can be described by a double exponential decay where the two time scales differ approximately by one order of magnitude. This time scale separation is robust over a range of wave numbers. The analysis of clusters in real space indicates the formation of noncompact clusters and shows a considerable stretch in the instantaneous size distribution when approaching the critical point. The average time evolution of the largest subcluster of given initial clusters with 10 or more particles also shows a double exponential decay. The observation of two time scales in the intermediate scattering function at low packing fractions is consistent with similar findings in globular protein solutions with trivalent metal ions that act as bonds between proteins.
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