Quantum mechanical calculation of the effects of stiff and rigid constraints in the conformational equilibrium of the Alanine dipeptide
如果对大分子施加约束，可以使用两种不等价的经典模型：刚性模型和刚性模型。本文在不作任何简化假设的情况下，研究了这种约束对模型二肽HCO-L-Ala-NH_2构象平衡分布的影响。我们使用从头算量子力学计算，包括在MP2水平的电子相关来描述系统，我们测量的构象依赖性的所有校正项天真CED的基础上出现的势能面（PES）时，考虑的约束。这些术语与质量度量张量行列式有关，也出现在Fixman的补偿势中。我们表明，一些修正是不可忽略的，如果有兴趣在整个Ramachandran空间。另一方面，如果只有能量较低的区域，包含主要的二级结构元素，被认为是相关的，那么，所有的校正项可以被忽略，直到相当长的肽。这是第一次，据我们所知，这些校正项的构象依赖性的分析是在一个相关的生物分子与现实的势能函数。
2006-12-04 cond-mat.soft q-bio.BM q-bio.QM
Power-law rheology and mechano-sensing in a cytoskeleton model with forced protein unfolding
我们描述了一个模型的细胞骨架力学的基础上力引起的构象变化的蛋白质交联在一个强调的聚合物网络。模拟网络的缓慢变形包含交联，经历重复，串行域展开导致一个不寻常的状态-与许多交联积累附近的临界力进一步展开。这些链接的热激活引起类似于以前无法解释的机械反应的活细胞的幂律流变学。此外，我们假设，这种蛋白质交联的功能作为生化机械传感器的细胞骨架变形。
2006-03-18 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Conformational Collapse of Surface-Bound Helical Filaments
手性聚合物在自然界中普遍存在，并且在细胞环境中，它们通常与膜结合。在这里，我们表明，表面结合的聚合物与固有的扭曲和各向异性的弯曲刚度可以表现出尖锐的连续相变之间的状态具有非常不同的有效持续长度的结合亲和力增加。在仅由扭转模量和固有扭转率确定的结合强度的临界值以上，长丝可以以具有均匀刚度的零扭转、表面结合状态存在。低于临界结合强度，扭曲壁增殖和功能弱或软关节，急剧减少有效的持久性长度，是可测量的长lengthscales。这种显著不同的构象状态的存在对于生物聚合物功能{ \it in vivo}和这种细丝的实验观察{ \it in vitro}都有意义。
2012-06-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Conformational transitions of a semiflexible polymer in nematic solvents
用平均场论研究了半柔性高分子单链在低分子量液晶溶剂中的构象。我们考虑了刚度和部分取向有序的聚合物。由于聚合物和聚合物分子之间的各向异性耦合，我们预测了一个不连续的（或连续的）相变从凝聚棒状构象的聚合物链的溶胀之一，这取决于聚合物的刚度。我们还讨论了聚合物链段之间的相互作用的影响。
2002-12-05 cond-mat.soft
Comparison of Conformational Phase Behavior for Flexible and Semiflexible Polymers
我们采用最近推出的广义微正则拐点方法的统计分析的相变在灵活的和半灵活的聚合物和研究的影响的弯曲刚度后的字符和顺序之间的过渡随机线圈，小球，和赝晶构象。高精度估计的微正则熵和它的衍生物所需的这项研究得到了广泛的复制交换蒙特卡罗模拟。我们观察到，过渡到紧凑的阶段的行为定性地改变弯曲刚度的增加。而$Θ$塌陷转变受影响较小，一旦弯曲效应超过有吸引力的单体-单体相互作用，柔性聚合物的一阶液-固转变特性就不再存在。
2022-12-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
From Heteropolymer Stiffness Distributions to Effective Homopolymers: A Conformational Analysis of Intrinsically Disordered Proteins
本文采用离散化异质蠕虫状链模型研究弯曲刚度变化对聚合物构象的影响，提出将异质链映射为单一有效持久长度的同质链的理论模型，并通过Monte Carlo模拟验证，揭示了柔性片段对链刚度的主导作用及内在无序蛋白构象差异的成因。
2025-11-03 cond-mat.soft
Knots as Topological Order Parameter For Semi-Flexible Polymers
使用的复制交换蒙特卡罗算法和multicanonical方法相结合，我们调查的弯曲刚度的影响上的构象相的珠棒均聚物模型，并提出了伪相图的完整范围的半柔性聚合物，从灵活的刚性。虽然是一个简单的模型，我们观察到丰富多样的构象相，让人想起观察到的合成聚合物或生物聚合物的构象。通过改变模型的内部抗弯刚度，模型呈现出弯曲、发夹、环形等不同的伪相。特别是，我们发现了一个明确的相位共存，但几乎没有变化的平均总能量的化学稳定的结和过渡到这些打结的阶段。
2015-06-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
General criterion for controllable conformational transitions of single and double stranded DNA
溶液中的链状大分子，无论是生物的还是合成的，在温度或溶剂性质改变时从空间延伸构象转变为紧凑构象。这种急剧的转变在各种现象中起着关键作用，包括DNA缩合、蛋白质折叠和聚合物溶液的行为。在生物过程中，如DNA缩合，崩溃是敏感地诱导少量添加的分子。在这里，我们推导出一个一般标准的影响，这样的代理商的构象转变。我们发现两种不同的情况下，取决于链刚度。如果持续长度--链保持其方向的特征距离--小于由代理诱导的吸引相关性的范围（通常高达几纳米），则链逐渐收缩。较硬的链条会发生急剧的崩溃。因此，我们认为，双链DNA的刚性增强相比，单链是一个先决条件，尖锐的，可控的构象转变。
2001-09-13 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Elastic response of poly(ethylene glycol) polymer chains studied using dynamic atomic force microscopy
高分子链在外力作用下的拉伸响应是理解平衡和非平衡条件下高分子动力学的关键。在这里，我们测量的弹性响应的聚（乙二醇）使用锁定为基础的振幅调制原子力显微镜与亚埃振幅在低和高频率制度。考虑到悬臂梁的几何形状和液体中振动悬臂梁的流体动力学载荷效应，将锁定放大器的X信号与刚度线性相关，并将从X信号中提取的刚度数据与传统“静态”力延伸曲线的导数刚度进行比较。对于来自X信号的刚度数据，拟合到WLC的标准熵模型给出了物理上有意义的持续长度值，并且还遵循WLC的标度行为。在250 pN左右观察到熵主导的构象转变及其特征性的V形签名。刚度的精确测量使我们能够理解构象变化的热力学。
2020-10-22 cond-mat.soft physics.bio-ph
Mesoscale heterogeneity in protein hydrogels induced by dynamic unfolding and post-gelation rearrangements
School of Physics and Astronomy, University of Leeds（利兹大学物理与天文学院）；School of Computer Science, University of Leeds（利兹大学计算机科学学院）
本研究通过粗粒化模型揭示化学交联蛋白质水凝胶中动态解折叠与凝胶后重排如何产生介观异质性，为设计新型生物材料提供预测性理解。
2026-09-23 cond-mat.soft
Conformations of amphiphilic polyelectrolyte stars with diblock copolymer arms
我们考虑的构象和分子内的构象转变形成的两亲性星形聚合物由两嵌段共聚物臂与内部疏水性和外部疏水性嵌段。分析平均场论与无扰动的数值自洽场（SCF）模拟方法相结合。结果表明，在高离子强度或/和低电离度的外部亲水嵌段的稀水溶液中，形成具有塌陷的疏水核和溶胀的疏水冠的单分子胶束。与单分子胶束的疏水核心的展开相关的分子内构象转变可以通过溶液的离子强度的降低或/和冠状块的电离度的增加来触发。在具有大量二嵌段共聚物臂的星形中，通过核心域的渐进展开，连续地发生具有塌陷或拉伸的核心形成嵌段的构象之间的转变。相比之下，在臂数相对较少的恒星中，核心的连续展开被突然的解开过渡所打断。一个详细的SCF分析表明，在两种展开的情况下，恒星的臂都相当均匀地延伸，即，不发生分子内的反硝化。
2012-05-12 cond-mat.soft
Different pathways in mechanical unfolding/folding cycle of a single semiflexible polymer
采用Langevin动力学方法研究了机械外场作用下半柔性聚合物的构象变化动力学。结果发现，半柔性聚合物在机械折叠/展开循环中即使在缓慢的操作下也表现出大的滞后，而在柔性聚合物中，滞后在足够慢的操作下几乎消失。这表明，半柔性聚合物的结构转变的基本特征应至少在二维相空间上解释。这种大滞后的外观进行了讨论，在加载和卸载过程中的不同途径。通过使用一个最小的两个变量模型，磁滞回线描述在两个稳定状态之间的过渡的不同途径。
2005-11-02 cond-mat.soft
Force unfolding kinetics of RNA using optical tweezers. I. Effects of experimental variables on measured results
实验变量的光镊仪器，影响RNA折叠/展开动力学进行了研究。一个模型RNA发夹，P5 ab，通过杂交RNA/DNA手柄连接到两个微米大小的珠子上;一个珠子被双光束激光捕获，另一个被微量移液管固定。在测量展开/重折叠动力学时改变了几个实验变量，包括手柄长度、陷阱刚度和施加于分子的力的模式。在恒定力模式下，施加到RNA的张力通过反馈控制保持不变，测得的速率系数变化在40%以内时，手柄长度改变了10倍（1.1至10.2 Kbp），他们增加了两到三倍时，陷阱刚度降低到三分之一（从0.1到0.035 pN/nm）。在被动模式中，没有反馈控制，并且其中施加到RNA的力响应于系链的端到端距离变化而变化，RNA在高力折叠状态和低力展开状态之间跳跃。在这种模式下，使用更长的手柄或更软的捕集器，速率增加到两倍。总体而言，在所研究的广泛条件下，测得的速率保持相同的数量级。在配套论文（1）中，我们分析了测量的动力学参数如何不同于RNA的固有分子速率，从而如何获得分子速率。
2007-07-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Direct visualization of flow-induced conformational transitions of single actin filaments in entangled solutions
虽然半柔性聚合物和纤维因其丰富的机械性能而成为一类重要的材料，但目前尚不清楚这些性能与聚合物的微观构造有何关系。肌动蛋白细丝构成理想的模型聚合物系统，由于它们的微米尺寸的长度和相对高的刚度，允许在单丝水平成像。在这里，我们研究了在剪切流中的肌动蛋白丝的构象动力学缠结的效果。我们直接测量完整的三维构象的单个肌动蛋白丝，使用共聚焦显微镜结合一个反向旋转锥板剪切细胞。我们发现，最初纠缠的长丝形成解开取向有序的发夹，局限于流涡平面。此外，剪切流导致发夹尾部的拉伸和剪切对齐，而长丝长度分布保持不变。这些观察结果解释了缠结的F-肌动蛋白溶液的应变软化和剪切稀化行为，这有助于理解含有半柔性聚合物的复杂流体的流动行为。
2015-01-09 cond-mat.soft physics.bio-ph
Folding-unfolding transition of active polymer on the reconfiguration of bidirectional tangential active force
本文提出双向切向主动力聚合物模型，揭示其随主动力与极性反转参数变化发生折叠-展开转变，并阐明其构象、弛豫和扩散行为从APLP型向ABP型转变的机制。
2025-09-22 cond-mat.soft
Modeling force-induced bio-polymer unfolding
本文用一个简单的统计力学模型，研究了有和没有弯曲刚度的聚合物链在贫溶剂中的构象。这个模型可以精确地解决链的长度为N=55使用精确枚举技术。我们详细分析了在大而有限N的情况下，恒力系综和定距系综之间的差异。在低温下，并在恒定的力合奏，力-延伸曲线显示多个平台（中间状态），与突然过渡到一个扩展的状态占主导地位的$N \to \infty$限制。在恒定距离系综中，相同的曲线提供了对拉力和压缩力的统一响应，并且定性地与最近的实验结果一致。我们确定了一个与$N$成比例的交叉长度，低于该长度，解折叠的临界力随温度降低，而高于该长度，解折叠的临界力随温度增加。最后，刚性链的力-延伸曲线表现出“锯齿”状的行为，如在蛋白质展开实验中所观察到的。
2007-11-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Direct and simultaneous measurement of the stiffness and internal friction of a single folded protein
折叠的单一蛋白质的纳米机械反应，负责无数生物过程的天然纳米机器，提供了对其功能的深入了解。折叠状态的构象柔性，其特征在于其粘弹性，允许蛋白质采用不同的形状来执行其功能。尽管作出了努力，但迄今为止还无法对其进行直接测量。我们提出了一个直接和同时测量的刚度和内部摩擦的折叠结构域的蛋白肌联蛋白使用一个特殊的干涉仪基于原子力显微镜。我们通过仔细分离影响实验探针响应的不同贡献来分析数据，以获得折叠状态的粘弹性。高于~ 95 pN的力，肌联蛋白的单个免疫球蛋白从弹性固体样天然状态转变为软粘弹性中间体。
2022-10-11 cond-mat.soft physics.bio-ph
Markov State Model for the forced unfolding of a small peptide
Johannes Gutenberg-Universität Mainz（约翰内斯·古腾堡美因茨大学）
本文利用马尔可夫状态模型研究小肽受力展开过程，通过集体变量和降维技术构建模型，准确模拟微观行为，适用于端到端距离不足以描述的复杂展开系统。
2026-05-15 cond-mat.soft physics.chem-ph
Force-induced Elastic Softening and Conformational Transitions in a Polyampholyte Chain
本研究通过分子动力学模拟和广义随机相位近似理论，揭示了双嵌段聚两性电解质链在拉伸力下的构象转变及弹性软化行为，建立了静电关联、电荷序列与非线性弹性的联系。
2025-11-13 cond-mat.soft
Phase diagram of a semiflexible magnetic polymer in three dimensions
Laboratoire Charles Coulomb (L2C), Univ. Montpellier, CNRS（夏尔·库仑实验室（L2C），蒙彼利埃大学，法国国家科学研究中心）
本研究通过蒙特卡洛模拟和变分方法，揭示了半柔性磁性聚合物中刚度与磁自由度耦合导致的丰富相图，包括一级相变和有序晶体相。
2026-10-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Statistical Mechanics of Semiflexible Bundles of Wormlike Polymer Chains
我们证明了一个半柔性束的蠕虫状链表现出状态依赖的弯曲刚度，从根本上改变其缩放行为相对于标准的蠕虫状链。我们探讨了蠕虫状束在隔离，交联网络，和在溶液中的平衡构象和力学行为。
2007-07-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mechanical unfolding of a homopolymer globule studied by self-consistent field modelling
我们目前的结果的数值自洽场（SCF）计算的平衡机械展开的小球形成的一个单一的灵活的聚合物链崩溃在不良溶剂。根据早期的标度理论和随机动力学模拟结果，我们已经确定了三种伸展变形机制：（i）线性响应状态，其特征在于弱伸长的（ii）蝌蚪结构，在变形的中间范围，具有与拉伸的“尾巴”共存的球形“头”，和（iii）在强延伸处均匀拉伸的链。从蝌蚪的构象过渡到拉伸链是伴随着一个突然展开的耗尽球状头和相应的跳跃式下降链内张力。展开-再折叠循环在转变点附近表现出滞后回线。这三个制度的变形，以及一阶像蝌蚪和拉伸链构象之间的过渡，可以通过实验观察到的条件是，在链中的单体单元的数量是大的和/或溶剂的质量是足够差。另一方面，对于短链，在中等差的溶剂强度条件下，解折叠转变是连续的。在所施加的端到端距离增加时，延伸的小球在任何程度的变形下都保持纵向均匀的形状。在所有情况下，该系统表现出负的拉伸模量在中间范围内的变形。我们预计，预测模式的力变形曲线的聚合物分子在不良溶剂中可以观察到在单分子原子光谱实验。
2009-07-22 cond-mat.soft
Activity-Induced Stiffness, Entanglement Network and Dynamic Slowdown in Unentangled Semidilute Polymer Solutions
本文研究未缠结半稀活性聚合物溶液，发现末端与高温热浴耦合会扩大链尺寸并在数十单体尺度增强有效刚度，而链伸长引起的缠结增加使扩散降低逾一个数量级。
2024-07-06 cond-mat.soft
Emergent conformational properties of end-tailored transversely propelling polymers
我们研究了一个单一的活性半柔性聚合物的动力学和构象，其单体经历的推进力垂直于当地的切线，与端珠是不同的内部珠（“端定制”）。使用Langevin模拟，我们证明，除了侧向运动，端珠和聚合物主链之间的相对推进强度显着改变的聚合物的构象特性作为弯曲刚度，端剪裁和推进力的函数。预期地，对于较慢的端部，聚合物弯曲远离移动方向，而较快的端部导致相反的弯曲，在两种情况下，与直纤维相比，稍微降低了质心速度。有趣的是，对于更快的末端珠，有一个丰富的动态形态图：聚合物末端可以折叠在一起形成2D环或发夹状构象，由于它们的形状不对称而旋转，并且在完全推进期间围绕相当直的状态的周期性拍打运动也是可能的。我们合理化的模拟使用缩放和运动学参数，并提出了构象的状态图。侧向推进的纤维包括一个相当未开发的和多功能的自螺旋桨类，他们的研究将打开新的方式设计，例如软机器人中的运动致动器或混合器。
2022-02-17 cond-mat.soft
Force Dependence of Proteins' Transition State Position and the Bell-Evans Model
单分子力谱技术为分子生物物理和生物化学的研究开辟了一个新的领域。对单个蛋白质的拉伸实验使我们能够以高的时间分辨率监测构象转变并测量其自由能景观。单个蛋白质的力-延伸曲线通常呈现出较大的滞后现象，其中展开力高于重折叠力。因此，在这些分子中的高能量的过渡态（TS）排除在平衡跳跃实验中的动力学速率测量。在不可逆的拉伸实验中，力依赖的动力学速率测量结果显示，由动力学Bell-Evans模型推导的折叠和展开TS距离的总和与由弹性模型预测的完整分子延伸之间存在系统性差异。在这里，我们表明，这种差异源于力引起的运动TS。具体来说，我们调查的高度动力学稳定的蛋白barnase，使用拉实验和Bell-Evans模型来表征其动力学势垒的位置。实验结果表明，虽然TS停留在一个大致恒定的距离相对于本机状态，它转移与力相对于展开状态。有趣的是，蛋白质延伸到氨基酸单位的转换表明，TS位置遵循Leffler-Hammond假设：力越高，相对于天然状态，解链氨基酸的数量越少。结果进行了比较与准可逆的去折叠折叠的短发夹DNA。
2021-11-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Impact of Local Stiffness on Entropy Driven Microscopic Dynamics of Polythiophene
我们利用中子自旋回波光谱的高时间和空间分辨率来研究溶液中半柔性共轭聚合物链的大尺度动力学。我们获得了早期预测的单链玻璃态的第一个实验证明。我们使用了一个通用的方法，以及既定的Zimm模型的柔性聚合物来描述局部刚性聚噻吩链的弛豫模式谱。Zimm模式的分析证实了珠的存在与一个有限的长度，对应于一个减少数量的半柔性链的节段模式。无论温度和共轭聚合物的分子量，我们见证了一个普遍的行为的本地链刚度和珠长度的不变性。我们的实验结果表明，在所观察到的聚噻吩的热致变色行为中，π-电子共轭长度的变化（以及因此共轭主链平面到非平面的构象转变）可能是次要的作用，但相反，指出了链动力学在这种现象中的主要作用。
2020-05-21 cond-mat.soft
Local topology and perestroikas in protein structure and folding dynamics
提出用离散 Frenet 标架和 Arnol'd perestroika 描述蛋白质 C-alpha 主链拓扑分岔，并以离散非线性 Schrödinger 孤子解释热折叠与去折叠级联。
2024-05-10 cond-mat.soft math-ph math.MP
Adaptive Resolution Force Probe Simulations: Coarse Graining in the Ideal Gas Approximation
本研究将自适应分辨率方案（AdResS）与理想气体近似结合用于力探针分子动力学模拟，在杯[4]芳烃二聚体和β-丙氨酸八聚体上验证了其与全原子模拟的一致性，为复杂去折叠路径的模拟提供了高效方法。
2024-07-16 cond-mat.soft
Effective medium approach for stiff polymer networks with flexible cross-links
最近的实验表明，在一个灵活的交联剂，如丰富的细胞骨架蛋白细丝蛋白的存在下，在体外网络的生物聚合物肌动蛋白的非线性弹性显着改变。对这种网络的基本原则仍然知之甚少。在这里，我们描述了一个灵活的交联刚性聚合物网络的有效介质理论。我们认为，可以完全归因于熵硬化的交叉链接的响应，而软化由于域展开可以忽略不计。该网络被建模为一个集合的随机定向杆连接的灵活的交叉链接到一个弹性连续。该有效介质被处理在线性弹性限度以及在一个更一般的框架，其中介质自洽地表示非线性网络行为。该模型预测，非线性弹性响应在与交联剂长度成正比且与长丝长度成反比的应变下开始。此外，我们发现，微分模量的比例线性与应力的硬化制度。这些结果与本体流变学数据非常一致。
2008-11-24 cond-mat.soft
Multi-filament coordination rescues active transport from inertia-induced spinning arrest
School of Computational and Integrative Sciences, Jawaharlal Nehru University（计算与综合科学学院，贾瓦哈拉尔·尼赫鲁大学）
研究通过多丝协调机制克服惯性诱导的运动停滞，发现通过立体约束消除螺旋构象，恢复定向运输，揭示了机械驱动的运动增强机制。
2026-03-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Mechanics of allostery: contrasting the induced fit and population shift scenarios
在变构蛋白中，结合配体可以影响远端位置的功能，例如通过改变活性位点处底物的结合亲和力。诱导适合和人口迁移模型，不同的假设数量的稳定配置，从热力学的角度解释这种合作结合。然而，理解什么机械原理约束这些模型仍然是一个挑战。在这里，我们提供了一个实证研究34蛋白质支持的想法，变构构象变化通常发生沿软弹性模式呈现扩展区域的高剪切。我们认为，基于一个详细的分析，如何沿这样的模式的能量分布依赖于绑定，在诱导适合的情况下，有一个最佳的刚度$k_a^*\sim 1/N$合作绑定，其中$N$是参与变构反应的残基的数量。我们发现，人口转移的情况下是更强大的突变影响刚度，作为绑定变得越来越多的合作与刚度相同的特征值$k_a^*$，超过该合作饱和，而不是衰减。我们在数值上证实了这些发现在一个非线性力学模型。动力学的考虑表明，$k_a^*$级的刚度在这种情况下也是有利的，支持了蛋白质为了实现适当的功能，必须进化出一种功能弹性模式，这种模式随着它们的尺寸增加而变得更软。与此观点相一致，我们发现在我们的数据集中，变构反应的刚度和蛋白质大小之间存在显著的正相关。
2019-10-25 cond-mat.soft physics.bio-ph
Thickness-dependent secondary structure formation of tubelike polymers
通过复杂的蒙特卡罗方法，我们研究了一个简单模型的柔性聚合物的构象相图具有明确的厚度。通过聚合物构象的全局曲率半径几何地引入的厚度约束解释了聚合物的排除体积，并诱导支持二级结构形成的协同效应。在我们的详细分析的温度和厚度的依赖性的构象行为的类短tubelike聚合物，我们发现，已知的二级结构段，如螺旋和转弯，但也环状构象和刚性杆占主导地位的内在拓扑结构，这种合作tubelike对象的相行为。这表明，厚度约束确实是一个基本的物理参数，允许通用聚合物结构的分类。
2009-02-05 cond-mat.soft
Solvation Effects and Driving Forces for Protein Thermodynamic And Kinetic Cooperativity: How Adequate Is Native-Centric Topological Modeling?
什么样的能量和溶剂化效应的基础显着的两个国家的热力学和折叠/展开动力学的小单域蛋白质？为了解决这个问题，我们调查的折叠和展开的层次结构的连续Langevin动力学模型糜蛋白酶抑制剂2。我们发现，基于残基的添加剂戈恩一样的接触能，虽然本机为中心的，本身是不够的蛋白质类量热的两态协同。进一步的本地构象偏好的天然偏见是必要的蛋白质类热力学。然而，从动力学上讲，即使是同时具有接触和本地本机中心能量的模型也不会产生简单的两态人字形图。因此，模型蛋白质的热力学协同性对于简单的两态动力学是不够的。测试的模型似乎有增加的内部摩擦，增加本地的稳定性，导致人字形翻车，代表动力学，通常被称为非两个国家。这些模型的自由能分布被发现是敏感的选择原生接触和假定的接触相互作用的空间范围。出于明确的水的考虑，我们探讨了最近的治疗溶剂粒度，将去溶剂化自由能障碍到有效的隐式溶剂蛋白质内的相互作用。这一额外的特征相对于没有去溶剂化障碍的相应模型降低了折叠和解折叠速率，但动力学保持非双态。总之，我们的观察表明，
2002-12-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
Effect of Chain Stiffness on the Structure of Single-Chain Polymer Nanoparticles
聚合物单链纳米粒子（SCNPs）是由单一聚合物链通过分子内交联合成的柔软纳米物体。通过计算机模拟，我们研究了SCNPs的构象特性作为其线性聚合物前体的弯曲刚度的函数。我们调查了广泛的特征比，从完全灵活的情况下，那些典型的庞大的合成聚合物。增加刚度阻碍了由短轮廓距离分开的基团的键合，并增加了较长距离上的成环，导致具有高度互连环结构的更紧凑的纳米颗粒。这一特点反映在一个交叉的标度行为的几个结构可观的。标度指数的变化从那些特征的高斯链或环在$θ$ -溶剂在完全灵活的限制，类似于分形或“皱巴巴的”球状行为非常僵硬SCNP的值。我们在SCNP的结构域的特点。这些是弱变形区域，可以被视为无序蛋白质中结构域的无序类似物。增加刚度导致更大和更少的变形域。令人惊讶的是，域的标度行为在所有情况下都类似于高斯链或环，而不管交联的刚度和程度。这是域的空间排列决定了SCNP（稀疏高斯样对象或皱巴巴的球）的全局结构。由于分子内刚度可以通过前体的特定化学性质或通过在其主链中引入庞大的侧基来改变，因此我们的研究结果提出了一种调整SCNP全局结构的新策略。
2017-10-18 cond-mat.soft
Active polymers translocate faster in confinement
本研究结合加州黑虫实验与活性聚合物模拟，揭示通道宽度、推进速度、细丝长度和刚度对受限穿越的调控规律，并用单一无量纲比值统一描述不同逃逸机制。
2025-10-20 cond-mat.soft
Metastable Intermediates in the Condensation of Semiflexible Polymers
受早期布朗动力学（BD）模拟单一刚性聚合物在不良溶剂中坍塌的结果的启发[B。Schnurr，F. C. MacKintosh，和D. R. M.威廉姆斯，欧洲物理。Lett. 51（3），279（2000）]，我们计算了模拟所建议的中间（球拍）态的构象能。在没有热波动的情况下（在零温度下），这些中间体的退火形状在一定范围内是明确定义的，其主要结构元素由欧拉弹性体的特定情况给出。在适当的单位，一个图表出现，显示所有国家的相对稳定性，环面和球拍。我们的结论是，在显着的对比柔性聚合物的崩溃，半柔性或刚性聚合物的缩合一般通过级联通过亚稳中间体，球拍，向基态，环面或环，如在动力学模拟中看到的。
2002-03-17 cond-mat.soft physics.bio-ph
Buckling, Fluctuations and Collapse in Semiflexible Polyelectrolytes
我们提出了一个系统的统计力学分析的构象性质的刚性链与链内的吸引力，是由于反相关性。我们表明，平均场解对应于一个欧拉样屈曲不稳定性。的构象波动上的屈曲不稳定性的影响进行了调查，首先，定性地，在谐波（"半经典“）理论，然后，系统地，在1/d-扩展，其中d表示嵌入空间的维数。在“半经典”近似下，我们预测波动的影响是将有效持续长度重新归一化为较小的值，但不改变平均场的性质（即，屈曲）行为。然而，基于1/d膨胀，我们得出结论，热波动是导致屈曲行为转变为聚合物坍塌的原因。构建的相图中，一系列的崩溃过渡终止于屈曲不稳定性，发生在一个地方，随着裸的持久性长度的聚合物链的大小，以及与吸引力的潜力的强度和范围而变化。
1999-02-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Polymer Principles of Protein Calorimetric Two-State Cooperativity
实验量热双态准则要求在折叠/展开转变中点附近的范特霍夫焓$ΔH_{\rm vH}$等于或非常接近于整个转变的量热焓$ΔH_{\rm cal}$。我们使用的分析模型与实验参数糜蛋白酶抑制剂2来阐明几个不同的范特霍夫光谱用于量热分析之间的关系。在合理的假设下，这些$ΔH_{\rm vH}$近似等于$ΔH_{\rm cal}$的含义是等价的：真实蛋白质中变性构象之间的焓变比以前一些晶格模型的估计要窄得多，这表明能量景观理论"折叠与玻璃化转变温度之比“$T_{\rm f}/T_{\rm g}$对真实的量热双态蛋白质可能超过6. 0。几个流行的三维晶格蛋白质模型，与不同数量的残基类型在他们的字母表，被发现达不到高实验标准的量热双态。一些模型假设一个多构象天然状态与大量的预变性能量波动远低于展开转变温度和/或预测一个显着的变性后连续构象膨胀的变性合奏温度远高于转变点。
2000-05-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
Conformation-Induced Stiffening Effect of Crosslinked Polymer Thin Films
纳米聚合物薄膜广泛应用于能源、柔性电子和生物传感器等领域，其良好的机械性能对实现其全部功能至关重要。已经证明，聚合物薄膜的弹性性能通常受到其厚度的强烈影响;然而，这种现象的潜在机制，特别是在微观水平上的透彻理解，尚未实现。本文建立了一个基于粗粒分子动力学（CGMD）的计算框架，并结合实验验证，旨在揭示交联聚合物薄膜硬化行为的构象起源。通过对聚合物网络结构进行系统控制，我们发现双轴模量的变化基本上是聚合物构象改变的结果。然后，提出了一个统一的理论，定量地澄清系统的弹性性能和链端到端距离的分布变化之间的相关性，预测一个显着的硬化效应的顶部上的传统的熵弹性与大部分展开的链。采用由建模启发的处理协议，我们的实验表明，在近似相同的厚度的PDMS膜可能会表现出两个数量级的差异，其模量。实验和模拟之间的良好协议说明我们的研究结果作为一个有效的指导方针，定制的弹性性能的聚合物薄膜在纳米级。
2022-06-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Active motion of tangentially-driven polymers in periodic array of obstacles
该研究通过计算与近似解析理论，探究不同柔性和活性的切向驱动聚合物在二维正方形障碍物晶格中的主动输运，揭示了柔性、刚性聚合物的不同输运模式及活性水平对其的影响。
2023-10-03 cond-mat.soft
Dynamical Transitions in a Dragged Growing Polymer Chain
我们扩展的劳斯模型的聚合物动力学的非平稳链增长的情况下。对于长度为$N(t) = t^α$的拖曳聚合物链，我们发现两个转变的构象动力学。在$α= 1/2$处，张力的传播和链的平均形状发生定性变化，而在$α= 1 $处，平均质心运动停止。这些转变是由于一个简单的物理机制：张力传播和聚合物生长之间的竞赛决斗。因此，它们也应该出现在半柔性或刚性聚合物的生长中。广义Rouse模型继承了原始Rouse模型的多功能性：它可以有效地模拟，并且可以进行分析处理。
2016-07-22 cond-mat.soft
Tension-induced binding of semiflexible biopolymers
我们从理论上研究了聚合物张力对可逆结合交联的集体行为的影响。为了这个目的，我们采用了两个弱弯曲蠕虫状链平行排列的张力，与一系列的链间结合位点的轮廓定期间隔的模型。可逆的交联连接在由化学势控制的亲和力的位点处附着和分离。在平均场方法中，我们计算了系统的自由能，并发现了一个自由能垒的出现，它控制着可逆的（非）约束。张力影响链的构象熵，其与交联的结合能竞争。这种竞争引起的结合位点的分数突然增加的张力增加。我们表明，这种转变是有关的交叉之间的弱和强本地化的定向聚合物在钉扎电位。到强结合状态的交叉可以被解释为交联聚合物的力硬化的机制-超过单个蠕虫状链的弹性。
2014-10-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Conformation-Mediated Kinetics of Polymer Chain Scission under Tension
University of Oxford（牛津大学）
本文开发了考虑三维构象涨落的统计力学框架，揭示张力下聚合物链断裂的构象介导动力学，为聚合物损伤与断裂的网络尺度模型提供物理输入。
2026-08-26 cond-mat.soft physics.chem-ph
The elasticity of semiflexible polymers with reversible spontaneous curvature in two dimensions
Kyungpook National University（庆北国立大学）
本文构建二维两态修正蠕虫状链模型，研究具有可逆自发曲率的半柔性聚合物弹性，发现拉伸或弯曲会诱导弹性转变，两种系综弹性响应存在差异，弯曲态刚度更高时拉伸或出现重入转变。
2026-09-07 cond-mat.soft physics.bio-ph
From real polymers to random graphs: percolation thresholds in associative polymer solutions
Institute of Physics, Johannes Gutenberg-University（约翰内斯·古腾堡大学物理研究所）
研究缔合聚合物溶液中溶胶-凝胶转变阈值，结合分子动力学模拟与随机图模型，发现无坐标随机图恢复平均场极限，随机几何图能定量再现渗流阈值，确立其为描述拓扑转变的预测框架，可从单链构象信息推断凝胶化等。
2026-07-31 cond-mat.soft
Facilitation of polymer looping and giant polymer diffusivity in crowded solutions of active particles
本文采用朗之万动力学方法研究了二维体系中聚合物链在自推进粒子浴中的动力学行为。具体来说，我们分析了聚合物的循环性能与SPP活动，并研究如何存在的活性颗粒改变链构象统计。我们发现，SPP倾向于延长灵活的聚合物链，而他们，而紧刚性半柔性聚合物，与以前的结果一致。在这里，我们表明，较大的活动的SPP产生较高的有效温度的浴，从而促进循环动力学的被动聚合物链。我们显式计算循环概率和循环时间在很宽的范围内的模型参数。我们还分析了运动的单体示踪剂颗粒和聚合物的质量中心的存在下的活性颗粒的时间平均均方位移，揭示了一个巨大的扩散性增强的聚合物链通过SPP池。我们的研究结果是适用于合理化的尺寸和循环动力学的生物聚合物在不断波动，经常积极驱动的条件下，生物细胞或悬浮液的活性胶体颗粒或细菌细胞。
2015-07-12 cond-mat.soft physics.bio-ph
Bending Elasticity of the reversible Freely Jointed Chain
本文研究可逆自由连接链在固定力系综下的弯曲行为，通过配分函数递推和解析计算揭示了弯曲柔量与闭合铰链比例的非单调性，并建立了与蠕虫状链模型的联系。
2024-12-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
Excluded volume effects on tangentially driven active ring polymers
本研究通过数值模拟探讨了切向驱动活性环状聚合物的构象与动力学，发现排除体积相互作用显著影响链的尺寸、形状及内部动力学，而长时间旋转运动周期与切向力成反比且与刚性和自排斥无关。
2024-05-08 cond-mat.soft
Correlation-induced DNA adsorption on like-charged membranes
DNA或其他生物分子在带电膜上的吸附是软物质和生物纳米技术系统中反复出现的主题。遇到的两种典型情况是将单个DNA链沉积到基底上用于进一步分析，例如，通过力显微镜，或将聚电解质拉入膜纳米孔中，如在测序应用中。在本文中，我们提出了一个理论分析，这种情况下的自洽场论的方法，它使我们能够解决的重要影响的电荷相关性的基础上。我们计算了浸入电解质中的刚性电极与带负电荷的电介质膜接触时的巨电势。为了简洁起见，我们忽略构象聚合物的波动和模型的分子作为一个刚性带电线。在强荷电膜上，吸附的反离子增强了界面区域的屏蔽能力。在高电荷的聚合物，如双链DNA分子靠近膜的存在下，这种增强的界面屏蔽主导平均场水平的DNA-膜排斥，并导致DNA分子吸附到表面。这张照片为最近观察到的DNA结合到类似电荷的底物上提供了一个简单的解释[G。L- Caballero等人，软物质10，2805（2014）]，并指出电荷相关性是聚合物-表面相互作用的不可忽略的成分。
2016-10-12 cond-mat.soft
Geometrically Frustrated Assembly at Finite Temperature: Phase Transitions from Self-Limiting to Bulk States
本文通过二维晶格模型的 Monte Carlo 模拟，揭示几何阻挫自组装由浓度逾渗和降温/降阻挫两种机制驱动，从自限制畴转变为缺陷体态的相图与规律。
2025-08-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
