Using Langevin dynamics simulations in three dimensions, we investigate the dynamics of polymer translocation into the regions between two parallel plane walls with separation under a driving force . Compared with an unconfined environment, the translocation dynamics is greatly changed due to the crowding effect of the partially translocated monomers. The translocation time initially decreases rapidly with increasing and then saturates for larger , and the confined environment leads to a nonuniversal dependence of on .
REFERENCES
1.
B.
Alberts
, D.
Bray
, J.
Lewis
, M.
Raff
, and J. D.
Watson
, Molecular Biology of the Cell
(Garland
, New York, NY
, 1994
).2.
J. J.
Kasianowicz
, E.
Brandin
, D.
Branton
, and D. W.
Deamer
, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
93
, 13770
(1996
).3.
A.
Meller
, J. Phys.: Condens. Matter
15
, R581
(2003
);A.
Meller
, L.
Nivon
, E.
Brandin
, J. A.
Golovchenko
, and D.
Branton
, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
97
, 1079
(2000
);
[PubMed]
4.
M.
Akeson
, D.
Branton
, J. J.
Kasianowicz
, E.
Brandin
, and D. W.
Deamer
, Biophys. J.
77
, 3227
(1999
).5.
S. M.
Iqbal
, D.
Akin
, and R.
Bashir
, Nat. Nanotechnol.
2
, 243
(2007
).6.
J.
Clarke
, H. C.
Wu
, L.
Jayasinghe
, A.
Patel
, S.
Reid
, and H.
Bayley
, Nat. Biotechnol.
4
, 265
(2009
).7.
D.
Branton
, D. W.
Deamer
, A.
Marziali
, H.
Bayley
, S. A.
Benner
, T.
Butler
, M.
Di Ventra
, S.
Garaj
, A.
Hibbs
, X. H.
Huang
, S. B.
Jovanovich
, P. S.
Krstic
, S.
Lindsay
, X. S. S.
Ling
, C. H.
Mastrangelo
, A.
Meller
, J. S.
Oliver
, Y. V.
Pershin
, J. M.
Ramsey
, R.
Riehn
, G. V.
Soni
, V.
Tabard-Cossa
, M.
Wanunu
, M.
Wiggin
, and J. A.
Schloss
, Nat. Biotechnol.
26
, 1146
(2008
).8.
A. J.
Storm
, C.
Storm
, J.
Chen
, H.
Zandbergen
, J. -F.
Joanny
, and C.
Dekker
, Nano Lett.
5
, 1193
(2005
).9.
H. A.
Kramers
, Physica (Amsterdam)
7
, 284
(1940
).10.
W.
Sung
and P. J.
Park
, Phys. Rev. Lett.
77
, 783
(1996
).11.
M.
Muthukumar
, J. Chem. Phys.
111
, 10371
(1999
).12.
J.
Chuang
, Y.
Kantor
, and M.
Kardar
, Phys. Rev. E
65
, 011802
(2002
).13.
P. G.
de Gennes
, Scaling Concepts in Polymer Physics
(Cornell University Press
, Ithaca, NY
, 1979
).14.
15.
16.
R.
Metzler
and J.
Klafter
, Phys. Rep.
339
, 1
(2000
).17.
K.
Luo
, T.
Ala-Nissila
, and S. C.
Ying
, J. Chem. Phys.
124
, 034714
(2006
).18.
I.
Huopaniemi
, K.
Luo
, T.
Ala-Nissila
, and S. C.
Ying
, J. Chem. Phys.
125
, 124901
(2006
).19.
D.
Wei
, W.
Yang
, X.
Jin
, and Q.
Liao
, J. Chem. Phys.
126
, 204901
(2007
).20.
D.
Panja
, G. T.
Barkema
, and R. C.
Ball
, J. Phys.: Condens. Matter
19
, 432202
(2007
).21.
J. L. A.
Dubbeldam
, A.
Milchev
, V. G.
Rostiashvili
, and T. A.
Vilgis
, Phys. Rev. E
76
, 010801
(R) (2007
).22.
K.
Luo
, S. T. T.
Ollila
, I.
Huopaniemi
, T.
Ala-Nissila
, P.
Pomorski
, M.
Karttunen
, S. C.
Ying
, and A.
Bhattacharya
, Phys. Rev. E
78
, 050901
(R) (2008
).23.
Y.
Kantor
and M.
Kardar
, Phys. Rev. E
69
, 021806
(2004
).24.
K.
Luo
, I.
Huopaniemi
, T.
Ala-Nissila
, and S. C.
Ying
, J. Chem. Phys.
124
, 114704
(2006
).25.
K.
Luo
, T.
Ala-Nissila
, S. C.
Ying
, and A.
Bhattacharya
, J. Chem. Phys.
126
, 145101
(2007
).26.
J. L. A.
Dubbeldam
, A.
Milchev
, V. G.
Rostiashvili
, and T. A.
Vilgis
, Europhys. Lett.
79
, 18002
(2007
).27.
H.
Vocks
, D.
Panja
, G. T.
Barkema
, and R. C.
Ball
, J. Phys.: Condens. Matter
20
, 095224
(2008
).28.
J. L. A.
Dubbeldam
, A.
Milchev
, V. G.
Rostiashvili
, and T. A.
Vilgis
, J. Phys.: Condens. Matter
21
, 098001
(2009
).29.
M. G.
Gauthier
and G. W.
Slater
, J. Chem. Phys.
128
, 205103
(2008
).30.
K.
Luo
, T.
Ala-Nissila
, S. C.
Ying
, and R.
Metzler
, EPL
88
, 68006
(2009
).31.
A.
Bhattacharya
, W. H.
Morrison
, K.
Luo
, T.
Ala-Nissila
, S. C.
Ying
, A.
Milchev
, and K.
Binder
, Eur. Phys. J. E
29
, 423
(2009
);A.
Bhattacharya
and K.
Binder
, Phys. Rev. E
81
, 041804
(2010
).32.
T.
Sakaue
, Phys. Rev. E
76
, 021803
(2007
);T.
Sakaue
, Phys. Rev. E
81
, 041808
(2010
).33.
Y. D.
He
, H. J.
Qian
, Z. Y.
Lu
, and Z. S.
Li
, Polymer
48
, 3601
(2007
);Y. J.
Xie
, H. Y.
Yang
, H. T.
Yu
, Q. W.
Shi
, X. P.
Wang
, and J.
Chen
, J. Chem. Phys.
124
, 174906
(2006
);
[PubMed]
M. B.
Luo
, Polymer
48
, 7679
(2007
);T.
Sun
, L.
Zhang
, and J.
Sun
, J. Chem. Phys.
125
, 034702
(2006
).34.
T.
Ambjörnsson
, S. P.
Apell
, Z.
Konkoli
, E. A.
DiMarzio
, and J. J.
Kasianowicz
, J. Chem. Phys.
117
, 4063
(2002
).35.
I.
Huopaniemi
, K.
Luo
, T.
Ala-Nissila
, and S. C.
Ying
, Phys. Rev. E
75
, 061912
(2007
).36.
S. T. T.
Ollila
, K. F.
Luo
, T.
Ala-Nissila
, and S. C.
Ying
, Eur. Phys. J. E
28
, 385
(2009
).37.
38.
R.
Zandi
, D.
Reguera
, J.
Rudnick
, and W. M.
Gelbart
, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
100
, 8649
(2003
).39.
P. J.
Park
and W.
Sung
, J. Chem. Phys.
108
, 3013
(1998
).40.
M.
Muthukumar
,J. Chem. Phys.
118
, 5174
(2003
).41.
A.
Cacciuto
and E.
Luijten
, Phys. Rev. Lett.
96
, 238104
(2006
).42.
D.
Panja
, G. T.
Barkema
, and R. C.
Ball
, J. Phys.: Condens. Matter
20
, 075101
(2008
).43.
A.
Gopinathan
and Y. W.
Kim
, Phys. Rev. Lett.
99
, 228106
(2007
).44.
K.
Luo
, R.
Metzler
, T.
Ala-Nissila
, and S. C.
Ying
, Phys. Rev. E
80
, 021907
(2009
).45.
46.
D. E.
Smith
, S. J.
Tans
, S. B.
Smith
, S.
Grimes
, D. E.
Anderson
, and C.
Bustamante
, Nature (London)
413
, 748
(2001
);47.
M. P.
Allen
and D. J.
Tildesley
, Computer Simulation of Liquids
(Oxford University Press
, Oxford
, 1987
).48.
K.
Luo
, T.
Ala-Nissila
, S. C.
Ying
, and A.
Bhattacharya
, Phys. Rev. Lett.
99
, 148102
(2007
);
[PubMed]
K.
Luo
, T.
Ala-Nissila
, S. C.
Ying
, and A.
Bhattacharya
, Phys. Rev. Lett.
100
, 058101
(2008
);
[PubMed]
K.
Luo
, T.
Ala-Nissila
, S. C.
Ying
, and A.
Bhattacharya
, Phys. Rev. E
78
, 061918
(2008
);K.
Luo
, T.
Ala-Nissila
, S. C.
Ying
, and A.
Bhattacharya
, Phys. Rev. E
78
, 061911
(2008
).49.
D. L.
Ermak
and H.
Buckholz
, J. Comput. Phys.
35
, 169
(1980
).© 2010 American Institute of Physics.
2010
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.
