Semiflexible Polymere in ungeordneten, strukturierten und schaltbaren Potentialen

• Applicant: Professor Dr. Jan Kierfeld
• Subject Area: Statistical Physics, Nonlinear Dynamics, Complex Systems, Soft and Fluid Matter, Biological Physics
• Term: from 2011 to 2016
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 200629899

• Final Report Year: 2015

Final Report Abstract

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.

Publications

• “Localization transition of stiff directed lines in random media”, Phys. Rev. E 86, 060102 (2012)
  H.-H. Boltz and J. Kierfeld
  (See online at 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
  (See online at 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
  (See online at 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
  (See online at 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
  (See online at https://doi.org/10.1016/j.jcp.2014.10.059)