Reptiles moleculares

Un estudio teórico muestra cómo moléculas largas en forma de cadena reptan como gusanos al ser puestas bajo un campo eléctrico. Un modelo muy simple de cuentas de collar que se mueven a lo largo de una recta ayuda a analizar la velocidad con que repta una molécula polimérica bajo la acción de un campo eléctrico. El trabajo de G. Terranova, H. O. Mártin y C. M. Aldao, investigadores de la Universidad Nacional de Mar del Plata y del CONICET, presenta resultados analíticos para un modelo muy simple de una cadena de partículas de longitud arbitraria que se mueve en una red unidimensional bajo la acción conjunta de una fuerza externa y de la agitación browniana.

Los investigadores consideran tres casos: cuando la fuerza es aplicada a todas las partículas (“uniforme”), cuando la fuerza tíra desde la cabeza (“de tiro”) y cuando la fuerza empuja desde la cola del polímero (“de empuje”). El primer caso representaría una molecula bajo un campo eléctrico que posee cargas distribuídas a lo largo de la cadena. Los dos restantes corresponden a moléculas donde la carga está concentrada en un extremo.

Reptación: Una molécula de tres unidades funcionales se estira y encoge mientras avanza de izquierda a derecha.

Los resultados muestran que para el caso “uniforme” la velocidad del polímero no depende de la longitud de la cadena, mientras que para los casos “de tiro” “de empuje” las cadenas más cortas se mueven más rápido bajo la acción de la fuerza externa. Este efecto se debe a que cuando la cabeza se mueve un paso necesita que todo el resto de la molécula se acomode para poder dar el siguiente; cuanto más larga la molécula más tiempo lleva el proceso. Otro resultado intersante es que para el caso “uniforme” la velocidad de reptación es directamente proporcional a la fuerza aplicada. Para los casos “de tiro” o “de empuje” la velocidad crece con la fuerza aplicada pero llega a un valor máximo límite para fuerzas muy grandes.

El estudio proporciona ecuaciones simples para un modelo básico del problema de reptación bajo una fuerza externa que es fundamental en aplicaciones tecnológicas como la electroforesis usada para separar moléculas por tamaños en laboratorios de todo el mundo.

Trabajo original: Physical Review E 74, 021116 (2006)
Instituciones: INTEMA , Dpto. de Física UNMDP
Más información: Polímeros , Modelo del reptón , Electroforesis

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