Konformační chování polyelektrolytů je řízeno soutěží mezi elektrostatickým odpuzováním nabitých monomerů a přitažlivými interakcemi zprostředkovanými protiionty. Nedávné experimentální studie ukázaly, že snížení permitivity prostředí může vyvolat kolaps řetězce i za solvofilních podmínek. Cílem této práce je zkoumat mikroskopické mechanismy takového elektrostaticky řízeného kolapsu pomocí molekulárních simulací. Pomocí zjednodušených modelů s explicitními protiionty a systematickou změnou permitivity se práce zaměří na identifikaci role kondenzace protiiontů, iontového přemostění a elektrostatického stínění při přechodu z rozbaleného řetězce do kompaktní globule. Očekávané výsledky by měly přispět k hlubšímu teoretickému porozumění kolapsu polyelektrolytů a jeho významu pro biologické systémy a návrh měkkých materiálů.
Preliminary scope of work in English
The conformational behavior of polyelectrolytes is governed by the competition between electrostatic repulsion of charged monomers and counterion-mediated attractions. Recent experimental studies have provided clear evidence that decreasing the dielectric constant can trigger chain collapse, even under solvophilic conditions. This thesis aims to investigate the microscopic mechanisms of such electrostatically-driven collapse using molecular simulations. By employing coarse-grained models with explicit counterions and systematically varying dielectric properties, the work will focus on identifying the roles of counterion condensation, ion bridging, and electrostatic screening in the transition from extended coil to compact globule. The results are expected to contribute to a deeper theoretical understanding of polyelectrolyte collapse and its implications for biological systems and soft-material design.
