Inverted critical adsorption of polyelectrolytes in confinement

What are the fundamental laws for the adsorption of charged polymers onto oppositely charged surfaces, for convex, planar, and concave geometries? This question is at the heart of surface coating applications, various complex formation phenomena, as well as in the context of cellular and viral biophysics. It has been a long-standing challenge in theoretical polymer physics; for realistic systems the quantitative understanding is however often achievable only by computer simulations. In this study, we present the findings of such extensive Monte-Carlo in silico experiments for polymer-surface adsorption in confined domains. We study the inverted critical adsorption of finite-length polyelectrolytes in three fundamental geometries: planar slit, cylindrical pore, and spherical cavity. The scaling relations extracted from simulations for the critical surface charge density $\sigma_c$-defining the adsorption-desorption transition-are in excellent agreement with our analytical calculations based on the ground-state analysis of the Edwards equation. In particular, we confirm the magnitude and scaling of $\sigma_c$ for the concave interfaces versus the Debye screening length $1/\kappa$ and the extent of confinement $a$ for these three interfaces for small $\kappa a$ values. For large $\kappa a$ the critical adsorption condition approaches the planar limit. The transition between the two regimes takes place when the radius of surface curvature or half of the slit thickness $a$ is of the order of $1/\kappa$. We also rationalize how $\sigma_c(\kappa)$ gets modified for semi-flexible versus flexible chains under external confinement. We examine the implications of the chain length onto critical adsorption-the effect often hard to tackle theoretically-putting an emphasis on polymers inside attractive spherical cavities.Comment: 12 pages, 10 figures, RevTe

Critical adsorption of polyelectrolytes onto charged Janus nanospheres

Based on extensive Monte Carlo simulations and analytical considerations we study the electrostatically driven adsorption of flexible polyelectrolyte chains onto charged Janus nanospheres. These net-neutral colloids are composed of two equally but oppositely charged hemispheres. The critical binding conditions for polyelectrolyte chains are analysed as function of the radius of the Janus particle and its surface charge density, as well as the salt concentration in the ambient solution. Specifically for the adsorption of finite-length polyelectrolyte chains onto Janus nanoparticles, we demonstrate that the critical adsorption conditions drastically differ when the size of the Janus particle or the screening length of the electrolyte are varied. We compare the scaling laws obtained for the adsorption-desorption threshold to the known results for uniformly charged spherical particles, observing significant disparities. We also contrast the changes to the polyelectrolyte chain conformations and the binding energy distributions close to the adsorption-desorption transition for Janus nanoparticles to those for simple spherical particles. Finally, we discuss experimentally relevant physico-chemical systems for which our simulations results may become important. In particular, we observe similar trends with polyelectrolyte complexation with oppositely but heterogeneously charged proteins.Comment: 13 pages, 11 figures, RevTeX

The Role of Fermions in Bubble Nucleation

We present a study of the role of fermions in the decay of metastable states of a scalar field via bubble nucleation. We analyze both one and three-dimensional systems by using a gradient expansion for the calculation of the fermionic determinant. The results of the one-dimensional case are compared to the exact results of previous work.Comment: 15 pages, revtex, 9 figure

Desempenho agronômico de plantas de cobertura usadas na proteção do solo no periodo de pousio.

O objetivo deste trabalho foi identificar espécies com alta produção de fitomassa, para proteção do solo no período de pousio. O experimento foi realizado com três espécies da família Leguminosae e três da família Poaceae, de 2009 a 2010, na área experimental do campus da Universidade Federal de Lavras, Minas Gerais. As espécies avaliadas foram: crotalária anagiroide (Crotalaria anagyroides), feijão‑de‑porco (Canavalia ensiformis), guandu‑anão (Cajanus cajan), aveia‑preta (Avena strigosa), sorgo (Sorghum bicolor) e milheto (Pennisetum glaucum), semeadas em cultivo solteiro e consorciado. O feijão‑de‑porco e o sorgo apresentaram as maiores taxas de cobertura do solo em cultivo solteiro, enquanto o milheto apresentou a menor. O sorgo, em cultivo solteiro e consorciado com feijão‑de‑porco e guandu‑anão, apresenta a maior produção de matéria verde e matéria seca, enquanto o guandu‑anão apresenta a menor produção de matéria verde, e a crotalária anagiroide, a menor produção de matéria seca. Por ocasião da implantação da cultura comercial, o tratamento que proporcionou a maior quantidade de palha sobre o solo foi o consórcio entre feijão‑de‑porco e sorgo

Improved semiclassical density matrix: taming caustics

We present a simple method to deal with caustics in the semiclassical approximation to the thermal density matrix of a particle moving on the line. For simplicity, only its diagonal elements are considered. The only ingredient we require is the knowledge of the extrema of the Euclidean action. The procedure makes use of complex trajectories, and is applied to the quartic double-well potential.Comment: 20 pages, 7 figures. Revised version, accepted for publication in Phys. Rev.

Seleção para germinação de sementes de cenoura na região norte do Brasil.

As cultivares de cenoura do grupo Brasília apresentam boa adaptação às condições de cultivo durante o verão no Brasil. Entretanto, é necessário selecionar para aumentar o potencial de germinação sob temperaturas elevadas, propiciando economia de sementes e estandes mais uniformes, principalmente em regiões quentes do país. O objetivo deste trabalho foi verificar a efetividade da seleção para maximização da germinação de sementes de cenoura sob altas temperaturas, para uma população do grupo Brasília, em condições de campo no Norte do Brasil. Em setembro de 2008, em Porto Velho-RO, foram avaliadas quanto a germinação 57 progênies meioirmãs de cenoura da população de melhoramento 0712480, utilizando-se delineamento em blocos casualizados com quatro repetições de 100 sementes de cada progênie. Os dados obtidos foram submetidos a análises de variância e estimadas aherdabilidade e ganhos diretos com a seleção. Pôde-se verificar que a seleção para maior porcentagem de germinação em altas temperaturas possibilita ganho genético para esta característica. No entanto, não supera o ganho obtido com a seleção efetuada em laboratório, já que o mesmo possibilita obtertemperaturas médias diárias mais elevadas e constantes.Trabalho apresentado no Congresso Brasileiro de Olericultura, 50., 2010, Guarapari. Cinquenta anos contribuindo para a saúde da população brasileira. Trabalho A3097-T4592