Semiflexible Polymere in ungeordneten, strukturierten und schaltbaren Potentialen

• Antragsteller: Professor Dr. Jan Kierfeld
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 200629899

• Erstellungsjahr: 2015

Zusammenfassung der Projektergebnisse

In diesem Projekt wurden Formfluktuationen, die Adsorption und Bündelung semiflexibler Polymere untersucht. Semiflexible Polymere, wie Filamente des Zytoskeletts, DNS oder auch geladene synthetische Polymere, zeichnen sich durch eine nicht zu vernachlässigende Biegesteifigkeit aus, die zu charakteristischem neuen Verhalten im Vergleich zu flexiblen Polymeren führt. Im Mittelpunkt unserer Arbeiten standen Formfluktuationen in Zufallspotentialen. wie sie in heterogenen Umgebungen auftreten, z.B. in porösen Materialien oder auch in Zellen, die eine Vielzahl von dichtgepackten Organellen und Makromolekülen besitzen. Mit Hilfe analytischer und numerischer Methoden wurden die Fluktuationen und der Lokalisierungsübergang beigesteifer Linien in Zufallspotentialen eingehend untersucht. Dabei stellten sich interessante Querverbindungen zu Linien unter Spannung und der Kardar-Parisi-Zhang Gleichung für stochastisches nicht-lineares Oberflächenwachstum heraus. Weitere Schwerpunkte des Projekts waren die mögliche Kontrolle der Adsorption semiflexibler Polymere durch gezielte Strukturierung oder Krümmung des Substrats und die Entwicklung neuer Computeralgorithmen, um die Bündelung eines großen Ensembles semiflexibler Polymere unter dem Einfluss anziehender Wechselwirkungen zu untersuchen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• “Localization transition of stiff directed lines in random media”, Phys. Rev. E 86, 060102 (2012)
  H.-H. Boltz and J. Kierfeld
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevE.86.060102)
• “Controlling adsorption of semiflexible polymers on planar and curved substrates.”, J. Chem. Phys. 139, 034903 (2013).
  T. A. Kampmann, H.-H. Boltz, and J. Kierfeld
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1063/1.4813021)
• “Stiff directed lines in random media”, Phys. Rev. E 88, 012103 (2013)
  H.-H. Boltz and J. Kierfeld
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevE.88.012103)
• “Depinning of stiff directed lines in random media”, Phys. Rev. E 90, 012101 (2014)
  H.-H. Boltz and J. Kierfeld
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevE.90.012101)
• “Parallelized event chain algorithm for dense hard sphere and polymer systems”, J. Comput. Phys. 281, 864–875 (2015)
  T. A. Kampmann, H.-H. Boltz, and J. Kierfeld
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.jcp.2014.10.059)