We execute augmented Brownian dynamics (BD) simulation studies to show that the migration of flexible polyelectrolyte chains through nanochannels may be strongly governed by a complicated interplay between the electroviscous effects, near-wall interaction mechanisms, and diffusophoretic transport due to thermal gradients prevailing in the system. We further illustrate that in presence of mutually opposing pressure-driven and electro-osmotic transport and with an optimal choice of the ratio of the strength of these two flow fields, the electroviscous effects may turn out to be immensely consequential in strengthening the effective confinement of the polyelectrolyte. This, in turn may permit in achieving important biophysical feats that are otherwise obtainable only through significantly reduced nanochannel dimensions.

1.
W.
Reisner
,
J. P.
Beech
,
N. B.
Larsen
,
H.
Flyvbjerg
,
A.
Kristensen
, and
J. O.
Tegenfeldt
,
Phys. Rev. Lett.
99
,
058302
(
2007
);
[PubMed]
W.
Reisner
,
K. J.
Morton
,
R.
Riehn
,
Y. M.
Wang
,
Z.
Yu
,
M.
Rosen
,
J. C.
Sturm
,
S. Y.
Chou
,
E.
Frey
, and
R. H.
Austin
,
Phys. Rev. Lett.
94
,
196101
(
2005
);
[PubMed]
C. H.
Reccius
,
J. T.
Mannion
,
J. D.
Cross
, and
H. G.
Craighead
,
Phys. Rev. Lett.
95
,
268101
(
2005
);
[PubMed]
R.
Riehn
,
M.
Lu
,
Y.-M.
Wang
,
S. F.
Lim
,
E. C.
Cox
, and
R. H.
Austin
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
102
,
10012
(
2005
);
[PubMed]
E. S. G.
Shaqfeh
,
J. Non-Newtonian Fluid Mech.
130
,
1
(
2005
).
2.
J. O.
Tegenfeldt
,
C.
Prinz
,
H.
Cao
,
S.
Chou
,
W. W.
Reisner
,
R.
Riehn
,
Y. M.
Wang
,
E. C.
Cox
,
J. C.
Strum
,
P.
Silberzan
, and
R. H.
Austin
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
101
,
10979
(
2004
).
3.
S.
Chakraborty
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
097801
(
2008
);
[PubMed]
F. H. J.
van der Heyden
,
D.
Stein
, and
C.
Dekker
,
Phys. Rev. Lett.
95
,
116104
(
2005
).
[PubMed]
4.
R. M.
Jendrejack
,
D. C.
Schwartz
,
M. D.
Graham
, and
J. J.
de Pablo
,
J. Chem. Phys.
119
,
1165
(
2003
).
5.
R. M.
Jendrejack
,
D. C.
Schwartz
,
J. J.
de Pablo
, and
M. D.
Graham
,
J. Chem. Phys.
120
,
2513
(
2004
).
6.
M.
Chopra
and
R. G.
Larson
,
J. Rheol.
46
,
831
(
2002
).
7.
R. M.
Jendrejack
,
E. T.
Dimalanta
,
D. C.
Schwartz
,
M. D.
Graham
, and
J. J.
dePablo
,
Phys. Rev. Lett.
91
,
038102
(
2003
).
8.
N.
Woo
,
E. S. G.
Shaqfeh
, and
B.
Khomami
,
J. Rheol.
48
,
281
(
2004
).
9.
N.
Woo
,
E. S. G.
Shaqfeh
, and
B.
Khomami
,
J. Rheol.
48
,
299
(
2004
).
10.
J. P.
Hernández-Ortiz
,
J. J.
de Pablo
, and
M. D.
Graham
,
J. Chem. Phys.
125
,
164906
(
2006
).
11.
Y. L.
Chen
,
M. D.
Graham
,
J. J.
de Pablo
,
G. C.
Randall
,
M.
Gupta
, and
P. S.
Doyle
,
Phys. Rev. E
70
,
060901
(R) (
2004
).
12.
C. C.
Hsieh
and
R. G.
Larson
,
J. Rheol.
48
,
995
(
2004
).
13.
Y. L.
Chen
,
M. D.
Graham
,
J. J.
de Pablo
,
K.
Jo
, and
D. C.
Schwartz
,
Macromolecules
38
,
6680
(
2005
).
14.
R.
Khare
,
M. D.
Graham
, and
J. J.
de Pablo
,
Phys. Rev. Lett.
96
,
224505
(
2006
).
15.
G. M.
Wang
and
W. C.
Sandberg
,
Nanotechnology
18
,
135702
(
2007
).
16.
W. C.
Sandberg
and
G. M.
Wang
,
Phys. Rev. E
78
,
061910
(
2008
).
17.
J.
Mathé
,
A.
Aksimentiev
,
D. R.
Nelson
,
K.
Schulten
, and
A.
Meller
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
102
,
12377
(
2005
).
18.
J.
Lagerqvist
,
M.
Zwolak
, and
M.
Di Ventra
,
Nano Lett.
6
,
779
(
2006
).
19.
J.
Lagerqvist
,
M.
Zwolak
, and
M.
Di Ventra
,
Phys. Rev. E
76
,
013901
(
2007
).
20.
M.
Zwolak
and
M.
Di Ventra
,
Rev. Mod. Phys.
80
,
141
(
2008
).
21.
M. E.
Gracheva
,
A.
Aksimentiev
, and
J. -P.
Leburton
,
Nanotechnology
17
,
3160
(
2006
).
22.
M. E.
Gracheva
,
A.
Xiong
,
A.
Aksimentiev
,
K.
Schulten
,
G.
Timp
, and
J. -P.
Leburton
,
Nanotechnology
17
,
622
(
2006
).
23.
D.
Burgreen
and
F. R.
Nakache
,
J. Phys. Chem.
68
,
1084
(
1964
).
24.
C. L.
Rice
and
R.
Whitehead
,
J. Phys. Chem.
69
,
4017
(
1965
).
25.
S.
Levine
,
J. R.
Marriott
,
G.
Neale
, and
N.
Epstein
,
J. Colloid Interface Sci.
52
,
136
(
1975
).
26.
R. J.
Hunter
,
Zeta Potential in Colloid Science
(
Academic
,
London
,
1981
).
27.
S.
Chakraborty
and
S.
Das
,
Phys. Rev. E
77
,
037303
(
2008
).
28.
M. S.
Kilic
,
M. Z.
Bazant
, and
A.
Ajdari
,
Phys. Rev. E
75
,
021502
(
2007
).
29.
D. M.
Huang
,
C.
Cottin-Bizonne
,
C.
Ybert
, and
L.
Bocquet
,
Langmuir
24
,
1442
(
2008
).
30.
D. M.
Huang
,
C.
Cottin-Bizonne
,
C.
Ybert
, and
L.
Bocquet
,
Phys. Rev. Lett.
98
,
177801
(
2007
).
31.
R. N.
Igarashi
,
H. A.
Pereira
,
E. K.
Lenzi
, and
L. R.
Evangelista
,
Langmuir
112
,
1693
(
2008
).
32.
S.
Woelki
and
H. -H.
Kohler
,
Chem. Phys.
261
,
411
(
2000
).
33.
S.
Woelki
and
H. -H.
Kohler
,
Chem. Phys.
261
,
421
(
2000
).
34.
I.
Borukhov
and
D.
Andelman
,
Phys. Rev. Lett.
79
,
435
(
1997
).
35.
R. B.
Bird
,
C. F.
Curtiss
,
R. C.
Armstrong
, and
O.
Hassager
,
Dynamics of Polymeric Liquids
(
Wiley
,
New York
,
1987
), Vol.
2
.
36.
R. M.
Jendrejack
,
J. J.
de Pablo
, and
M. D.
Graham
,
J. Chem. Phys.
116
,
7752
(
2002
).
37.
R. M.
Jendrejack
,
M. D.
Graham
, and
J. J.
de Pablo
,
J. Chem. Phys.
113
,
2894
(
2000
).
38.
M.
Fixman
,
Macromolecules
19
,
1204
(
1986
).
39.
J.
Rotne
and
S.
Prager
,
J. Chem. Phys.
50
,
4831
(
1969
).
40.
M. X.
Fernandes
,
M. L.
Huertas
,
M. A. R. B.
Castanho
, and
J. G.
de la Torre
,
Biochim. Biophys. Acta
1463
,
131
(
2000
).
41.
K. S.
Schmitz
,
Macroions in Solutions and Colloidal Suspension
(
VCH
,
New York
,
1993
).
42.
H.
Ohshima
,
T. W.
Healy
, and
L. R.
White
,
J. Colloid Interface Sci.
90
,
17
(
1982
).
43.
Y. C.
Lin
and
C. P.
Jen
,
Lab Chip
2
,
164
(
2002
).
44.
A.
Majumdar
and
I.
Mezic
,
Microscale Thermophys. Eng.
2
,
5
(
1998
).
45.
J. K. G.
Dhont
,
J. Chem. Phys.
120
,
1642
(
2004
).
46.
H. B.
Ma
and
M. D.
Graham
,
Phys. Fluids
17
,
083103
(
2005
).
47.
T.
Odijnk
,
J. Chem. Phys.
125
,
204904
(
2006
).
You do not currently have access to this content.