Directed Single Molecule Diffusion Triggered by Surface Energy Gradients
Source abstract
Abstract
We demonstrate the diffusion of single poly(ethylene glycol) molecules on surfaces which change from hydrophilic to hydrophobic over a few micrometers. These gradients in surface energy are shown to drive the molecular diffusion in the direction of the hydrophilic component. The polymer diffusion coefficients on these surfaces are measured by fluorescence correlation spectroscopy and are shown to be elevated by more than an order of magnitude compared to surfaces without the surface energy gradient. Along the gradient, the diffusion is asymmetric, with diffusion coefficients approximately 100 times greater in the direction of the gradient than orthogonal to it. This diffusion can be explained by a Stokes-Einstein treatment of the surface-adsorbed polymer.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Nanopore and Nanochannel Transport Studies · Force Microscopy Techniques and Applications · Electrochemical Analysis and Applications
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
Department of Physics and Astronomy, University of Sheffield, Sheffield S3 7RH, U.K.,
Department of Chemistry, University of Sheffield, Sheffield S3 7HF, U.K.
References (41)
Show source-provided references
1. Kufer S. K. · Science · 2008 · 319 · 59410.1126/science.1151424 ↗
2. Howse J. R. · Phys. Rev. Lett. · 2007 · 99 · 04810210.1103/PhysRevLett.99.048102 ↗
3. Kenis P. J. A. · Science · 1999 · 285 · 8310.1126/science.285.5424.83 ↗
4. Carter S. B. · Nature · 1967 · 213 · 255
5. Solon J. · Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. · 2008 · 103 · 1238210.1073/pnas.0601400103 ↗
6. Hall D. B. · Macromolecules · 1998 · 31 · 881710.1021/ma9812128 ↗
7. Maier B. · Phys. Rev. Lett. · 1999 · 82 · 191110.1103/PhysRevLett.82.1911 ↗
8. Sukhishvili S. A. · Nature · 2000 · 406 · 14610.1038/35018166 ↗
9. Sukhishvili S. A. · Macromolecules · 2002 · 35 · 177610.1021/ma0113529 ↗
10. Eigen M. · Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. · 1994 · 91 · 574010.1073/pnas.91.13.5740 ↗
11. Leggett G. J. · Phys. Chem. Chem. Phys. · 2005 · 7 · 110710.1039/b417136p ↗
12. Teschke O. · Chem. Phys. Lett. · 2003 · 375 · 54010.1016/S0009-2614(03)00903-5 ↗
13. Hölscher H. · Phys. Rev. Lett. · 1999 · 83 · 478010.1103/PhysRevLett.83.4780 ↗
14. Butt H.-J. · Surf. Sci. Rep. · 2005 · 59 · 110.1016/j.surfrep.2005.08.003 ↗
15. Hutter J. L. · Rev. Sci. Instrum. · 1993 · 64 · 186810.1063/1.1143970 ↗
16. Evans E. · Biophys. J. · 1997 · 72 · 154110.1016/S0006-3495(97)78802-7 ↗
17. Strunz T. · Biophys. J. · 2000 · 79 · 120610.1016/S0006-3495(00)76375-2 ↗
18. Ray C. · J. Phys. Chem. B · 2006 · 110 · 1757810.1021/jp063517r ↗
19. Yang W. Y. · Nature · 2003 · 423 · 19310.1038/nature01609 ↗
20. Evans E. · Annu. Rev. Biophys. Biomol. · 2001 · 30 · 10510.1146/annurev.biophys.30.1.105 ↗
21. Trens P. · Langmuir · 1993 · 9 · 51910.1021/la00026a026 ↗
22. Saffman P. G. · Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. · 1975 · 72 · 311110.1073/pnas.72.8.3111 ↗
23. Lai P.-Y. · Phys. Rev. E · 1994 · 49 · 542010.1103/PhysRevE.49.5420 ↗
24. Zhang Z. · Nanotechnology · 2008 · 19 · 03550510.1088/0957-4484/19/03/035505 ↗
25. Postmus B. R. · Langmuir · 2008 · 24 · 193010.1021/la7023154 ↗
26. Ponomarev A. L. · J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. · 2000 · 38 · 114610.1002/(SICI)1099-0488(20000501)38:9<1146::AID-POLB6>3.0.CO;2-L ↗
27. Milchev A. · Macromolecules · 1996 · 29 · 34310.1021/ma950668b ↗
28. Levine A. J. · Phys. Rev. Lett. · 2004 · 93 · 03810210.1103/PhysRevLett.93.038102 ↗
29. Platten J. K. · J. Appl. Mech. · 2006 · 73 · 510.1115/1.1992517 ↗
30. Wiegand S. · J. Phys.: Condens. Matter · 2004 · 16 · R357
31. Serr A. · Europhys. Lett. · 2007 · 78 · 6800610.1209/0295-5075/78/68006 ↗
32. Oesterhelt F. · New J. Phys. · 1999 · 1 · 610.1088/1367-2630/1/1/006 ↗
33. Seog J. · Macromolecules · 2002 · 35 · 560110.1021/ma0121621 ↗
34. Genzer J. · Langmuir · 2008 · 24 · 229410.1021/la7033164 ↗
35. Kim M. S. · Prog. Polym. Sci. · 2008 · 33 · 13810.1016/j.progpolymsci.2007.06.001 ↗
36. Dhirani A. · Langmuir · 1995 · 11 · 260910.1021/la00007a046 ↗
37. Leggett G. J. · Chem. Soc. Rev. · 2006 · 35 · 115010.1039/B606706A ↗
38. Sun S. · J. Am. Chem. Soc. · 2002 · 124 · 241410.1021/ja017673h ↗
39. Burgos P. · Nano Lett. · 2007 · 7 · 374710.1021/nl072180h ↗
40. Chong K. S. L. · Langmuir · 2005 · 21 · 390310.1021/la0500169 ↗
41. Etienne E. · Appl. Opt. · 2006 · 45 · 449710.1364/AO.45.004497 ↗