Experiments involving DNA or other charged polymers have shown that the presence of counter-ions induces an attraction between the like-charged chains. Previous simulations to study this like-charged attraction modeled the polymers as rigid cylindrical surfaces with uniformly distributed charge. We performed Brownian Dynamics simulations to examine the potential of mean force between two infinite like-charged chains of discrete particles when immersed in solution with ions of opposite charge. / We found that the attraction was reproduced, and that its general features are very similar to those found using the line-charges. However, our force curves also show several small discrete jumps, which may be due to a competition between the counter-ions's desired positions and the ones imposed by the monomer spacing. / We also varied the counter-ion/polymer charge ratio, the counter-ion sizes, as well as the temperature of the simulations. The attractive force disappears above a threshold temperature of kBTc ≈ 400K. / The strength of the attractive force decreases linearly with temperature, demonstrating that the like-charged attraction is due to the ground-state. Simulated annealing revealed several low-energy configurations close to the ground state. Analytical calculations using the sample configurations yielded attractive forces. / Finally, we studied the stability of the chains against sinusoidal perturbations. We obtained the growth rate as a function of the distance R between the chains. This was done for several perturbation wavelengths, and the results were compiled into a buckling diagram, which predicts several regions of (λ,R)-space where the polymers will buckle. / Des expériences avec l'ADN et d'autres polymères chargés ont prouvé que la présence des contre-ions induit une attraction entre les chaînes de même charge. Des simulations précédentes étudiant cette attraction de même charge ont modelé les polymères comme surfaces cylindrique rigides ayant une charge uniformément distribuée. Nous avons donc decidé d'effectuér des simulations Brownian pour examiner le potentiel de force moyenne entre deux chaînes comme-chargées infinies du particules discrètes, une fois immergées en solution avec des ions de charge opposée. / Nous avons constaté que l'attraction a été reproduite, et que ses caractéristiques generales sont très semblables à ceux trouvés en utilisant les charges en ligne. Cependant, nos courbes de force montrent également plusieurs petits sauts discrets, qui peuvent être dus à un opposition entre les endroits désiré par les contre-ions et celles imposées par l'espacement du monomère. / Nous avons également varié la proportion de charge contre-ion/polymère, les tailles de contre-ion, aussi bien que la température des simulations. La force d'attarction disparaît au-dessus d'une température critique de kBTc ≈ 400K. / La puissance de la force d'attraction diminue linéairement avec la température, démontrant que l'attraction des charges identiques est due à l'état fondamental. Le recuit simulé a montré plusieurs configurations à énergie réduite près de l'état fondamental. Les calculs analytiques utilisant les configurations d'échantillonnées ont rapporté les forces d'attraction. / Pour finir, nous avons étudié la stabilité des chaînes contre des perturbations sinusodales. Nous avons obtenu le taux de croissance en fonction de la distance R entre les chaînes. Ceci a été fait pour plusieurs longueurs d'onde de perturbation, et les résultats ont été compilés dans un diagramme de boucle, qui prévoit plusieurs régions de (λ,R)-space o les polymères plieront.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.86568 |
| Date | January 2010 |
| Creators | Ferrari, Adriano |
| Contributors | Jorge Vinals (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Physics) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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