Orientador: Aurea Rosas Vasconcelos

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin

Resumo: Consideramos a evolução e o estado estacionário da população de modos polares de vibração em uma cadeia de biomoléculas. Esses modos polares são excitados através do acoplamento com uma fonte de energia metabólica e interagem anarmonicamente com um contínuo elástico. Grupos de modos polares...

Resumo: Consideramos a evolução e o estado estacionário da população de modos polares de vibração em uma cadeia de biomoléculas. Esses modos polares são excitados através do acoplamento com uma fonte de energia metabólica e interagem anarmonicamente com um contínuo elástico. Grupos de modos polares são acoplados desse modo via termos não-lineares nas equações cinéticas, que admitem solução numérica. Demonstra-se que essa não-Iinearidade é a fonte de um fenômeno novo e inesperado nessa espécie de sistema: após um certo limite de intensidade da fonte alimentadora, faixas de modos polares correspondentes aos de freqüências mais baixas têm sua população grandemente amplificada de uma maneira similar a uma condensação de Bose-Einstein. O tempo de transiente para o estado estacionário condensar é muito curto (da ordem de picosegundos), ocorrendo mesmo para valores pequenos do fator de acoplamento anarmônico responsável pelo seu surgimento e requerendo baixos níveis de energia metabólica. Comentamos possíveis conseqüências biofísicas importantes

Abstract: We consider the nonequilibrium and dissipative evolution and steady state of the population of vibrational polar modes in a chain of biomolecules. These polar modes are excited through the coupling with a metabolic pumping source and are in anharmonic interaction with an elastic continuum....

Abstract: We consider the nonequilibrium and dissipative evolution and steady state of the population of vibrational polar modes in a chain of biomolecules. These polar modes are excited through the coupling with a metabolic pumping source and are in anharmonic interaction with an elastic continuum. Groups of polar modes are coupled in this way through nonlinear terms in the kinetic equations, which admit numerical solution. This nonlinearity is shown to be the source of a new and unexpected phenomenon characterizing complex behaviour in this kind of systems: after a threshold of intensity of the pumping source is achieved, bundles of polar modes corresponding to those with the lowest frequencies increase enormously their population in a way reminiscent of a Bose-Einstein condensation. The transient time for the steady-state condensate to follow is very short (picosecond time scale); and is realized even for weak values of the anharmonic coupling strength responsible for its occurrence. Further it seemingly requires low levels of metabolic pumping power. We comment on possible important biophysical consequences