Towards realistic modelling of free-solution electrophoresis : a case study on charged macromolecules

Realistische Modellierung von Elektrophorese in freier Lösung : eine Studie über geladene Makromoleküle

Im Rahmen der vorliegenden Doktorarbeit aus dem Forschungsgebiet der sogenannten "Weichen Materie" (soft matter) wird im Besonderen der Einfluss hydrodynamischer Wechselwirkungen auf die Elektrophorese linearer Polyelekt
Im Rahmen der vorliegenden Doktorarbeit aus dem Forschungsgebiet der sogenannten "Weichen Materie" (soft matter) wird im Besonderen der Einfluss hydrodynamischer Wechselwirkungen auf die Elektrophorese linearer Polyelektrolyte in freier Lösung, d. h. in Abwesenheit eines trennenden Gels, untersucht. Hierzu wird eine vergröberte Molekulardynamiksimulation verwendet, die die vollständigen elektrostatischen und hydrodynamischen Wechselwirkungen zwischen allen Komponenten des Systems berücksichtigt. Ein besonderes Gewicht liegt auf der Analyse der Rolle der Hydrodynamik für das elektrophoretische Verhalten geladener Makromoleküle. Diese Arbeit untersucht die Längenabhängigkeit der hydrodynamischen Wechselwirkungen, den Einfluss der Kettenflexibilität und der das Polyelektrolyt umgebenden Gegenionen, sowie ihre gemeinsame Wirkung auf die dynamischen Transportkoeffizienten, die Diffusion und die elektrophoretische Mobilität. Diese Problemstellung wird mit Hilfe umfangreicher Computersimulationen bearbeitet, deren Ergebnisse quantitativ mit experimentellen Resultaten verglichen werden können. Dabei werden bestehende Theorien sorgfältig analysiert und durch die in dieser Arbeit ermittelten Erkenntnisse erweitert.
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This thesis contributes to the field of soft matter research and studies the importance of hydrodynamic interactions during free-solution electrophoresis of linear polyelectrolytes by means of coarse-grained molecular dy
This thesis contributes to the field of soft matter research and studies the importance of hydrodynamic interactions during free-solution electrophoresis of linear polyelectrolytes by means of coarse-grained molecular dynamics simulations including full electro-hydrodynamic interactions. The center of attention is the specific role of hydrodynamic interactions on the electrophoretic behaviour of charged macromolecules. Points of interest are the dependence of hydrodynamic interactions on the chain length, the chain flexibility and the surrounding counterions, and their combined influence on important observables such as the static chain conformations and the dynamic transport coefficients, i.e., the diffusion and the electrophoretic mobility. These problems are addressed by extensive computer simulations that are quantitatively matched with experimental results. Existing theoretical predictions are carefully examined and are augmented by the observations in this thesis.
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Metadaten
Author:Kai Christian Grass
URN:urn:nbn:de:hebis:30-62707
Referee:Christian Holm
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2009/03/11
Year of first Publication:2009
Publishing Institution:Univ.-Bibliothek Frankfurt am Main
Granting Institution:Johann Wolfgang Goethe-Univ.
Date of final exam:2009/03/02
Release Date:2009/03/11
Tag:bio polymer; computer simulation; free-solution electrophoresis; hydrodynamics; macromoleculs; molecular dynamics; polyelectrolyte
SWD-Keyword:Biopolymere ; Computersimulation; Elektrostatik ; Freie Elektrophorese ; Hydrodynamik ; Makromolekül ; Molekulardynamik ; Polyelektrolyt ; Polymere
HeBIS PPN:209992808
Institutes:Frankfurt Institute for Advanced Studies (FIAS)
Dewey Decimal Classification:530 Physik
Sammlungen:Universitätspublikationen
Licence (German):License Logo Veröffentlichungsvertrag für Publikationen

$Rev: 11761 $