Mutual information and the breakdown of the local equilibrium approximation of the polymer loop formation reaction
- 발행기관 서강대학교 일반대학원 화학과
- 지도교수 성봉준
- 발행년도 2019
- 학위수여년월 2019. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000063694
- UCI I804:11029-000000063694
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
본 논문은 통계역학을 기반으로 하여 국부 평형 근사의 실패 여부가 고분자 고리 형성 반응의 동역학에 미치는 영향을 상호 정보량을 통해 알아보는 전산 모사 연구에 관한 내용을 담고 있다. 국부 평형 근사(Local Equilibrium Approximation)는 많은 이론과 연구에서 사용되는 근원적인 근사이지만, 국 부 평형으로부터의 편차의 측정 가능성이나 물리적 특성에 대한 LEA의 파급 효과에 대해서는 거의 알려지지 않았다. 따라서 본 연구에서는 Coarse- grained molecular dynamics 시뮬레이션을 사용하여 두 가지 유형의 명시 용매에서 용매 점도를 변화시켜 고리 형성 반응의 속도 상수를 계산하고 국부 평형 근사의 실패가 고리 형성 동역학에 미치는 영향을 조사하였다. 우리는 저 명한 Kramers 이론에 의해 예측되는, 반응의 속도 상수가 용매 점도에 정비 례하는 결과(kloop ~ η-1)가 국부 평형 근사가 만족되는 곳에서 나타나는 것을 확인하였다. 반면에 접힘 역학의 핵심적인 문제인 부분 점도 의존성(kloop ~ η- β, β <1)이 국부 평형 근사가 깨지는 곳에서 나타났다. 따라서 우리는 국부 평 형 근사의 실패가 반응 속도 상수의 용매 점도에 대한 부분 의존성의 기원에 기여한다고 제안한다. 또한 우리는 상호 정보가 국부 평형 근사의 실패로 인해 증가하는 상관관계를 포착함으로써 국부 평형으로부터의 편차를 정량화 할 수 있음을 보였다.
more초록/요약
The local equilibrium approximation (LEA) is a fundamental approximation in many theories and studies, however little is known about a measurability of a deviation from local equilibrium or the effect of the breakdown of the LEA on physical properties. Using coarse-grained molecular dynamics simulations, we calculate a rate constant (kloop) of a loop formation reaction by varying a solvent viscosity (hsol) in two types of explicit solvents and investigate the effect of LEA’s breakdown on the loop formation kinetics. We find that kloop ~ η-1 predicted by celebrated Kramers theory appears where the LEA is satisfied. On the other hand, a fractional viscosity dependence (kloop ~ η- β, β <1) which is a central sol issue of folding dynamics appears where the LEA breaks down. We suggest the failure of the LEA may contribute to the origin of a fractional dependence of the rate constant on the solvent viscosity. We also show that a mutual information could quantify such deviation from the local equilibrium by capturing an increased correlation due to LEA’s breakdown.
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