La fricción viscosa de la materia enlazada con hidrógeno

Área de la Ciencia:

• La biofísica es la biofísica.
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Tribología Tribología.

Sus antecedentes:

• La fricción macroscópica está bien descrita por la ley de Amontons.
• Falta una ley similar para las macromoléculas biológicas a escalas biológicas.
• Los enlaces de hidrógeno (HB) son críticos para las interacciones biomoleculares.

Objetivo del estudio:

• Para establecer una ley de fricción para la materia biológica enlazada con hidrógeno a bajas velocidades.
• Investigar el papel de los enlaces de hidrógeno en la fricción en escalas biológicas de longitud y velocidad.

Principales métodos:

• Simulaciones de dinámica molecular atómica de cadenas de péptidos que se deslizan sobre superficies.
• Extrapolación utilizando un modelo estocástico para determinar el coeficiente de fricción.
• Análisis de la dependencia de la fuerza de fricción en los enlaces de hidrógeno y la velocidad de deslizamiento.

Principales resultados:

• La fuerza de fricción es proporcional al número de HBs y la velocidad de deslizamiento.
• Se determinó un coeficiente de fricción γ(HB) de aproximadamente 10−8 kg/s.
• Se observaron efectos cooperativos, con aproximadamente tres HB actuando colectivamente.

Conclusiones:

• Se ha demostrado una simple ley de fricción para la materia enlazada con hidrógeno en el régimen viscoso de baja velocidad.
• Esta ley es aplicable a través de varios péptidos, polaridades superficiales y fuerzas normales.
• La fricción de un solo HB es equivalente a la fricción de Stokes de una esfera de tamaño micrométrico.