Lattice model of linear telechelic polymer melts. II. Influence of chain stiffness on basic thermodynamic properties
本文应用本文发展的半柔性线型遥爪熔体的晶格集团理论（LCT），研究了链刚度对线型遥爪聚合物熔体平均自组装程度和基本热力学性质的影响。我们的计算意味着，链刚度促进自组装的线性遥爪聚合物熔体组装冷却时，聚合物体积分数$ϕ$或温度$T$是高的，但反对自组装时，$ϕ$和$T$都足够低。这使我们能够确定在$ϕ$ - $T$平面中的边界线，该边界线将链刚度对自组装的定性不同影响的两个区域分开。在经典的Flory-Huggins型理论中，自组装的焓和熵通常被看作是可调参数，但在本文中，它们强烈地依赖于链的刚性。此外，说明性计算的线性遥爪聚合物熔体的熵密度的依赖性链刚度表明，包括半柔性内的LCT的重要性，当探索的性质的线性遥爪聚合物熔体的模型中的玻璃形成。
2015-06-26 cond-mat.soft
Characteristic time and length scales in melts of Kremer-Grest bead-spring polymers with wormlike bending stiffness
Kremer-Grest（KG）模型是研究一般聚合物性质的标准。在这里，对于不同的链刚度，我们平衡了KG熔体达到和超过每条链的$200$缠结。我们提出的方法估计修正不可压缩性的影响，估计的纠缠长度校正链刚度，估计珠摩擦和库恩时间考虑到纠缠的影响。这些是实现具有不同刚度的KG聚合物模型的理论、实验和模拟之间定量、准确且无参数比较的关键参数。我们证明了这一点的均方单体位移在中度到高度纠缠的熔体以及剪切松弛模量为unentangled熔体，这被发现是在良好的协议与聚合物动力学的标准理论的预测。
2019-12-11 cond-mat.soft
Propagation and Relaxation of Tension in Stiff Polymers
我们提出了一个统一的理论，在解决方案中的刚性聚合物的纵向动态响应的各种外部扰动（机械激励，流体动力学流动，电场，温度淬火.）这可以表示为环境/边界条件的突然变化。该理论依赖于对蠕虫链中主链应力的非平衡传播和松弛的综合分析。我们恢复和大幅扩展以前的结果的启发式参数的基础上。有趣的新的实验的影响指出。
2005-03-02 cond-mat.soft
Path integrals for stiff polymers applied to membrane physics
类似于描述刚性聚合物的路径积分出现在膜的Helfrich模型中。我们展示了如何这些类型的路径积分可以评估和应用我们的研究结果，在散装膜的少数条纹相的热力学。波动引起的贡献的条纹和体相之间的线张力计算，以及在无张力的情况下，这两个阶段具有不同的弯曲刚度的两个阶段之间的有效相互作用。
2007-04-11 cond-mat.soft
Entangled Dynamics of a Stiff Polymer
刚性生物聚合物的缠结网络表现出复杂的动态响应，来自相邻细丝彼此施加的拓扑约束。我们提出了一类刚性聚合物纠缠动力学的参考模型，并提供了刚性聚合物管概念的定量基础。对于一个无限细的针探索一个平面的过程中的点的障碍，我们已经进行了大规模的计算机模拟证明了从快速的横向平衡到最慢的过程中的取向松弛的约束的标度关系。我们确定了示踪剂的旋转扩散系数，它的角约束，管直径和取向的关联函数。
2008-05-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Tube width fluctuations of entangled stiff polymers
刚性聚合物在缠结溶液中的管状笼已被证明具有特征性的空间不均匀性。我们用一个系统的理论来解释这些观测结果，该理论是对D. Morse（Phys.Rev.E63：031502，2001）。用局部的二元碰撞近似（BCA）计算了约束强度的分布，并预测了管半径涨落的大小和分布函数。我们的主要结果是一个独特的缩放函数的管半径分布，与实验和模拟数据吻合良好。
2011-09-29 cond-mat.soft
Writhing Geometry at Finite Temperature: Random Walks and Geometric phases for Stiff Polymers
研究了有限温度下半柔性聚合物的几何结构。可以根据球面上高斯随机游动的性质来计算蠕动。我们计算了静态和动态的蠕动关联函数。聚合物的蠕动类似于光学和波动力学中研究的几何相或贝里相。我们的结果可以应用于共聚焦显微镜研究的刚性细丝和模拟短的DNA环
2000-10-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Semiflexible Filamentous Composites
受自然界中普遍存在的复合丝状网络的启发，我们研究了由相互连接的柔软和坚硬的细丝组成的生物聚合物网络模型。三维数值模拟使我们能够探索刚性和松弛部分c_s和c_f之间的应力和应变的微观分配，并揭示了刚性聚合物的力学行为和相对分数之间的非平凡关系：当几乎没有刚性聚合物时，未膨胀的刚性"内含物“通过包围的松软基质而被保护免于大变形，而在刚性材料的更高分数下，刚性网络独立地扩展并且主导机械响应。
2010-08-30 cond-mat.soft q-bio.BM
Longitudinal Response of Confined Semiflexible Polymers
已知单个半柔性聚合物对外部施加的力的突然变化的纵向响应由主链张力的传播和松弛控制。在许多实验情况下，例如，在纳米流体装置或聚合物网络或溶液中，这些聚合物被有效地限制在通道或管状几何形状中。通过启发式的标度律和严格的分析理论，我们分析了各种通用的实验装置的限制半柔性聚合物的拉伸动力学。结果表明，与众所周知的线性响应相反，约束对非线性动力学的影响在很大程度上可以描述为有效预应力的影响。我们还研究了初始受限链的自由弛豫，发现了一个令人惊讶的超线性t^（9/8）增长规律的变化，在短时间内的端到端的距离。
2010-09-12 cond-mat.soft q-bio.BM
Dynamic structure factor of a stiff polymer in a glassy solution
我们提供了一个全面的概述目前的理论理解的动态结构因子的刚性聚合物在半稀溶液的蠕虫状链（WLC）模型的基础上。我们通过计算精确的数值系数和一个自由聚合物的动态均方位移（MSD）的表达式来扩展以前的工作，并比较各种常见的流体动力学相互作用近似，如果要从实验数据中提取模型参数的定量估计，则需要准确地处理这些近似。从而解决了最近关于动态结构因子初始斜率的争论。为了解释聚合物与周围（粘性）聚合物溶液的相互作用，我们分析了WLC模型的扩展，玻璃蠕虫状链（GWLC），它预测近幂律和对数长时间尾巴的动态结构因子。
2008-05-29 cond-mat.soft
Nonmonotonic dependence of polymer glass mechanical response on chain bending stiffness
我们通过粗粒模拟和非仿射晶格动力学理论研究了非晶态聚合物的力学性能。聚合物链弯曲刚度的小幅增加首先导致材料软化，而硬化仅在主链进一步强化时发生。储能模量$G'$随抗弯刚度的这种非单调变化是由更硬的主链提供的对变形的额外阻力与由于单体-单体配位的必要降低而导致的材料密度降低之间的竞争引起的。这一违反直觉的发现表明，在某些情况下，聚合物玻璃的强度可以通过软化组成链的弯曲来增强。
2017-09-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Stiff Polymers, Foams and Fiber Networks
本文研究了由广义刚性聚合物组成的纤维材料的弹性。结果表明，在对比蜂窝泡沫状结构仿射应变场一般是不稳定的。相反，网络的结构和其构建块的弹性性质之间的微妙相互作用导致了具有中间渐近标度制度的有趣的机械性质。我们提出了详尽的数值研究的基础上补充的比例参数的有限元方法。
2005-03-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Unraveling the glass-like dynamic heterogeneity in ring polymer melts: From semi-flexible to stiff chain
本研究通过分子动力学模拟探究链刚度与单体密度对环形聚合物熔体动静态行为的影响，发现非高斯性随密度和刚度增强，回转半径与密度的关系受链刚度调控，且键断裂动态非均匀性与非高斯性耦合，为理解其动力学机制提供新见解。
2023-08-09 cond-mat.soft
Bending stiff charged polymers: the electrostatic persistence length
许多带电的聚合物，包括核酸，是局部刚性的。它们的弯曲刚度-量化的持久性长度-，取决于库仑功能，如离子强度的解决方案，提供了一个方便的实验路线调整刚度。虽然经典的Odijk-Skolnick-Fixman治疗失败的现实参数值，我们推导出一个简单的分析公式的静电持久长度。它被证明是在显着的协议与数值得到的泊松-玻尔兹曼理论的结果，从而充分占非线性，其中反离子凝聚效应。对于双链DNA，我们的工作表明，广泛使用的裸持久长度500 μ m被高估了约20
2016-11-02 cond-mat.soft
Topological entropy of a stiff ring polymer and its connection to DNA knots
本文讨论了拓扑约束下环状聚合物的熵。我们称之为聚合物的{ \it拓扑熵}。环状聚合物在任何热波动下都不会改变其拓扑结构（结型）。通过使用一些结不变量的数值模拟，我们表明，刚性环聚合物与固定结的拓扑熵描述的缩放公式作为一个函数的厚度和长度的圆形链。这一结果与对于刚性聚合物如DNA，链的长度和直径应该在其统计和动力学性质中起核心作用的观点一致。此外，我们表明，新的公式扩展了已知的理论公式的DNA结。
2001-03-07 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
Nonaffine rubber elasticity for stiff polymer networks
我们提出了一个理论的弹性交联刚性聚合物网络。刚性聚合物与柔性聚合物不同，是高度各向异性的弹性物体。与机械梁类似，刚性聚合物在弯曲时容易变形，而它们在拉伸力（“拉伸”）方面更硬。与以前的方法不同，网络弹性来自拉伸模式，我们的理论正确地解释了软弯曲响应。一个自洽的有效介质的方法是用来计算宏观弹性模量从微观表征的变形场的“软盘模式”-低能量弯曲激发，保持高度的非亲和性。表征出现的非亲和性的长度尺度由"纤维长度“$l_f$给出，定义为聚合物保持直的尺度。计算的剪切模量的标度特性与最近在二维模型网络中获得的模拟结果非常一致。此外，我们的理论可以应用于合理化散装流变学数据重构肌动蛋白网络。
2007-11-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Bidisperse ring polymers: topological glass to stacking
通过大规模分子动力学模拟发现，向刚性环形聚合物拓扑玻璃中引入柔性环形聚合物可促使其熔化，并在排阻相互作用驱动下由类团簇玻璃结构演变为堆叠柱状结构。
2023-05-18 cond-mat.soft
Force induced conformational transition in a system of interacting stiff polymer: Application to unfolding
我们考虑一个刚性的聚合物链在不良溶剂中，并施加一个力在链的一端。我们发现，通过改变刚度参数，聚合物经历了一个转变，从小球状态的折叠状态。折叠状态的构象模拟了肌联蛋白分子中所见的$β$ -折叠。利用精确计数技术，我们研究了这类系统的拉伸力图和力-温度图。力-温度图显示了柔性链的再进入行为。然而，对于刚性链，这种再进入行为是不存在的，并且随着刚性的升高，$θ$ -温度增强。我们进一步提出，有关冻结结构的聚合物的内部信息可以读取从端到端的距离的分布，显示出锯齿状的行为。
2007-04-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Signatures of elastoviscous buckling in the dilute rheology of stiff polymers
当刚性聚合物在剪切流中翻滚时，其经历压缩粘性力，这可导致其屈曲并随着流动强度的增加而经历一系列形态转变。我们使用数值模拟来揭示这些过渡的刚性聚合物的稀悬浮液的稳定剪切流变学的影响。我们的结果同意经典的缩放布朗杆在相对较弱的流动，但离开他们以上的屈曲阈值。弹性粘性屈曲的特征包括剪切变稀的增强和法向应力差的增加。我们讨论了我们的研究结果，在刚性布朗杆和非布朗弹性纤维过去的工作，并强调了微妙的作用，热波动触发不稳定性。
2021-06-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Elasticity of Stiff Polymer Networks
本文研究了刚性杆的二维随机网络（“Mikado模型”）的弹性。该模型的基本特征是杆的各向异性弹性和网络的随机几何形状。我们发现，有三个不同的标度制度，其特征在于两个不同的长度尺度上的弹性骨干。除了临界刚性渗流区和均匀弹性制度，我们发现一个新的中间标度制度，其中弹性主要由弯曲变形。
2003-03-27 cond-mat.soft
Van der Waals interaction between polymers with sequence-specific polarizabilities: Stiff polymers and flexible Gaussian coils
我们考虑了一对聚合物之间的范德华相互作用与淬灭的非均匀序列的局部极化率沿其主链，并研究了有效的成对相互作用能刚性聚合物和柔性高斯线圈。特别地，我们专注于极化率序列对是（i）~不同的和（ii）~相同的情况。我们发现，不同的和相同的高斯线圈的成对相互作用能都是各向同性的，并表现出相同的衰减行为的分离大于回转半径，在对比不同的和相同的刚性聚合物的取向各向异性的相互作用能。对于高斯线圈和刚性聚合物，相同的聚合物之间的吸引力的相互作用增强，如果极化率序列是更不均匀的。
2015-10-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Quantifying the trade-off between stiffness and permeability in hydrogels
水凝胶具有机械和水传输行为的独特组合。随着水凝胶的膨胀，它们的渗透性变差。在这里，我们结合半稀释聚合物理论与Kozeny-Carman方程开发一个简单的比例定律描述水力渗透率和机械刚度之间的关系。我们发现，这些属性是由聚合物链间距，解释通过一碗面条汤的类比。我们发现，我们的标度律和实验结果之间非常接近的协议，在四个不同的聚合物家庭与不同的交联。
2022-09-28 cond-mat.soft
Translocation of stiff polymers through a nanopore driven by binding particles
我们调查的刚性聚合物的易位在存在的结合粒子通过纳米孔的二维Langevin动力学模拟。我们发现，平均移位时间显示出最小值的结合能$ε$和粒子浓度$ϕ$的函数，由于从结合力和摩擦力的相互作用。特别地，对于强结合，易位以由摩擦力的显著增加引起的降低的易位速度进行。此外，$ε$和$ϕ$对易位时间的分布有显著影响。随着$ε$和$ϕ$的增加，它经历了一个从弱结合下的非对称宽分布到强结合下的近似高斯分布的过渡，其宽度逐渐变窄。
2012-12-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
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
Perturbation Theory for Path Integrals of Stiff Polymers
刚性聚合物的蠕虫链模型是一个在一维时空中的非线性$σ$模型，其中末端是自由波动的。这导致了重要的差异，目前可用的理论只存在于周期性和狄利克雷边界条件。我们适当地修改这个理论，并显示如何执行一个系统的大刚度扩展的所有物理上有趣的数量的权力$L/ξ$，其中$L$的长度和$ξ$的持久性长度的聚合物。这需要特殊的程序，规范高度发散的费曼积分，我们已经在以前的工作。我们表明，通过添加到未微扰作用的校正项${\cal A}^{\rm corr}$，我们可以计算所有的费曼图与满足Neumann边界条件的格林函数。我们的扩展产量，订单订单，适当规范化的端到端的分布函数在任意尺寸$d$，它的偶数和奇数的时刻，和两点关联函数。
2005-03-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Chain stiffness intensifies the reptation characteristics of polymer dynamics in the melt
研究了高分子动力学中具有附加刚度的模型链的蠕动概念。在管内扩散的链的主要思想可以从完全柔性的链转移。然而，图片，重新规范化链的局部刚性库恩段到一个灵活的链更少的部分失败。纠缠长度随着持续长度的增加而减小。如果纠缠长度和持续长度达到相同的数量级，则紧管的图像更适合，其中链段只能沿轮廓移动，任何横向运动都大大减少。因此，随着刚度的增加，单体失去了在管内进行随机行走的自由，这是它们动力学的“类Rouse”部分。因此，对于超过五个单体的持久性长度，没有长度尺度可以用劳斯模型来描述。
2001-02-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Short-Time Elasticity of Polymer Melts: Tobolsky Conjecture and Heterogeneous Local Stiffness
一个扩展的分子动力学研究的短时间的“玻璃态”的弹性表现出的线性全柔性链的聚合物熔体以上的玻璃化转变。重点是无限频率的剪切模量$G_\infty$表现在皮秒的时间尺度和松弛的高原$G_p$达到在以后的时间和终止的结构松弛。与各单体第一邻体相互作用的局部刚度具有显著的分布，其平均值由$G_\infty$给出。特别地，每条链的末端单体的邻近区域比内部单体更软，使得$G_\infty$随着链长而增加。$G_p$不受链长的影响，并且主要由非键相互作用设定，因此对于聚合物熔体证实了Tobolsky对于玻璃态聚合物所提出的猜想。
2016-05-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Semi-classical buckling of stiff polymers
基于半经典近似的配分函数，提出了一种蜗杆链屈曲的定量理论。热波动的贡献，使超越经典的欧拉屈曲的力-延伸关系推导出在线性和非线性政权以及。结果表明，在非线性屈曲制度的热波动增加的半柔性杆的端到端的距离，如果它被限制到2维，而不是3维的情况下。我们的方法允许一个完整的物理理解屈曲在D=2和D=3以下和以上的欧拉过渡。
2007-04-18 cond-mat.soft
A universal strategy for decoupling stiffness and extensibility of polymer networks
提出以可折叠瓶刷形聚合物替代线性网络链，通过主链展开释放长度、侧链控制模量，在保持30 kPa杨氏模量的同时将断裂应变提升40倍。
2024-05-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Unified origin of negative energetic elasticity in a lattice polymer chain: soft self-repulsion and bending stiffness
Mie University（三重大学）
本研究通过分析晶格聚合物链的自排斥和弯曲刚性，统一了负能量弹性的两种机制，并揭示了自排斥与弯曲刚性对内能标度的影响。
2026-01-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech 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
Writhing Geometry of Stiff Polymers and Scattered Light
一条光滑线的几何特征是局部的曲率和挠率，或全局的扭曲。在许多情况下的物理利益的线，但是，不顺利，使经典的弗伦内描述的几何打破无处不在。一个例子是一个热化的刚性聚合物，如DNA，其中分子的形状是布朗过程的积分。在这样的系统中，自然帧由并行传输定义。为了计算这种非光滑线的蠕动，我们研究了球面上随机游动的面积分布。这些结果的一种新的换位发生在多次光散射的光路的扭曲引起最近在胶体悬浮液中的散射实验中观察到的Berry相。
2001-11-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Transverse fluctuations of grafted polymers
本文用蒙特卡罗模拟研究了二维嵌入空间中任意刚度接枝聚合物的统计力学。自由端的概率分布函数被发现是高度各向异性和非高斯典型的半柔性聚合物。在横向方向上的约化分布，在刚性和柔性极限下为高斯分布，在中间刚度下显示出双峰结构。我们还探讨了在聚合物自由端施加横向力的响应。我们确定F-肌动蛋白作为讨论的效果的理想基准。
2003-11-04 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Effects of chain stiffness on the breakdown of the Cox-Merz rule in linear and ring polymer melts
The University of Osaka（大阪大学）
本研究通过分子动力学模拟发现，Cox-Merz规则在线形聚合物熔体中的失效随链长和链刚度增加而加剧，而环形聚合物保持较好一致性，表明其适用性依赖链长、刚度和分子拓扑。
2026-09-29 cond-mat.soft
Tuning Synthetic Semiflexible Networks by Bending Stiffness
复杂的软物质的力学通常不能在柔性聚合物或刚性棒的经典物理框架中理解。其基本成分是半柔性聚合物，其有限的弯曲刚度（$κ$）会导致非平凡的机械响应。这种聚合物的天然模型是蛋白质肌动蛋白。然而，肌动蛋白网络的实验研究是有限的，因为持久长度（$l_{\text{p}} \propto κ$）不能调整。在这里，我们的实验特性这个参数的第一次在纠缠网络所形成的合成生产，结构可调的DNA纳米管。这种材料能够验证半柔性聚合物及其网络固有的特性，即，持久长度、不可扩展性、爬行和网格尺寸缩放。虽然弹性平台模量与浓度$G_0 \propto c^{7/5}$的缩放与以前的测量和建立的理论是一致的，新兴的持久性长度缩放$G_0 \propto l_{\text{p}}$反对占主导地位的理论预测。
2016-10-04 cond-mat.soft
A large deformation model for quasi-static to high strain rate response of a rate-stiffening soft polymer
针对聚硼硅氧烷（PBS）大应变响应缺乏宽应变率本构模型的问题，提出基于微观物理的动态交联本构模型，通过实验验证其在六个数量级应变率下的预测准确性，可推广至同类软聚合物。
2023-07-18 cond-mat.soft
Non-equilibrium effects in chaperone-assisted translocation of a stiff polymer
伴侣辅助的生物聚合物易位是提出的易位\textit{in vivo}的主要模型。动态蒙特卡罗方法被用来模拟易位的刚性均聚物通过纳米孔驱动的分子伴侣。分子伴侣是一种蛋白质，它结合到靠近壁的聚合物上，并防止其通过顺式侧回滑。重要的参数包括结合能、分子大小和分子伴侣的局部浓度。这些局部浓度的分布，建立了分子伴侣的分布。在这里，我们调查的结合能，大小和伴侣在其平衡的指数分布的影响，在每个步骤中的聚合物易位需要稳定的易位时间。模拟结果表明，在分子伴侣具有单体大小（$λ=1$）和/或正有效结合能和/或均匀分布的情况下，分子伴侣结合平衡速率/频率小于每个单体的$5$次。然而，在某些特殊情况下，在分子大小为$λ>1$且有效结合能为负的分子伴侣的指数分布中，平衡速率将偏离到每个单体$20$倍以上。我们发现，这种非平衡效应导致超扩散，前面看到的。此外，我们从理论上证实了平衡过程。
2017-10-02 cond-mat.soft physics.bio-ph
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
Elasticity of Stiff Biopolymers
我们提出了一个刚性聚合物的统计力学研究，由肌动蛋白丝的实验和相当大的当前的兴趣在聚合物网络的动机。我们得到简单的，近似的力-延伸关系的分析形式，并比较这些与数值处理。我们注意到边界条件在确定力-伸展关系中的重要作用。这里提出的理论预测可以测试对神经丝和细胞骨架丝，如肌动蛋白和微管的单分子实验。我们的工作受到细胞骨架在压缩下弯曲的激励，这是生物学感兴趣的现象。
2007-10-08 cond-mat.soft
Sequencing of semiflexible polymers of varying bending rigidity using patterned pores
我们研究了易位的半柔性聚合物通过扩展孔与图案的粘性，使用Langevin动力学模拟。我们发现，易位时间动力学上的孔图案化的后果是戏剧性的，强烈依赖于聚合物刚度和孔-聚合物相互作用的相互作用。对于沿其长度具有周期性变化的刚度的非均相聚合物，我们发现序列的嵌段大小和取向的变化导致易位时间分布的大变化。我们展示了如何利用这一事实来制定一个有效的测序策略。该策略涉及具有图案化表面能量学的多个孔，可以高度准确地预测具有不同弯曲刚度的杂聚物序列。
2018-05-01 cond-mat.soft
Phase Transitions of Single Semi-stiff Polymer Chains
我们数值研究了具有最近邻吸引和能量偏好的半柔性均聚物的晶格模型。为此，我们使用一种新的算法，“修剪-丰富Rosenbluth方法”（PERM）。这是非常有效的相对开放的配置在高温和紧凑和冻结在低T状态。这使我们能够详细地研究作为nn-吸引力和刚度x的函数的相图。它显示了一个θ-塌缩线，从开放的线圈过渡到熔融的紧凑的小球（大）和一个冻结过渡到一个状态与取向的全球秩序（大刚度x）。定性地说，这类似于最近研究的平均场论（Doniach等（1996），J. Chem. Phys. 105，1601），但有重要的区别。与平均场论相反，θ-温度随刚度x增加。冻结温度增加得更快，并在x的有限值处达到θ线。对于更硬的链，冻结转变直接发生而不形成中间球状态。虽然与平均场理论相反，但后者已经由Doniach等人基于低统计量的蒙特卡罗模拟进行了验证。最后，我们讨论了本模型作为一个非常粗糙的蛋白质折叠模型的相关性。
1997-05-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Strain stiffening universality in composite hydrogels and soft tissues
本研究揭示复合水凝胶与软组织的剪切和压缩应变硬化均由普适应变放大因子控制，并受Mullins效应掩盖，为组织模拟材料设计提供原则。
2024-03-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
Polymer threadings and rigidity dictate the viscoelasticity and nonlinear relaxation dynamics of entangled ring-linear blends and their composites with rigid rod microtubules
不同拓扑结构和刚度的聚合物混合物显示出复杂的新兴流变特性，这些特性通常无法从其单组分对应物中预测。例如，与环或线性链的纯溶液相比，环和线性聚合物的缠结共混物已显示出增强的剪切稀化和粘度，以及延长的松弛时间尺度。这些新出现的特性部分来自线性聚合物对环的协同穿线。拓扑结构也被证明在柔性（例如，DNA）和刚性（例如，微管）聚合物，由此环促进混合，而线性聚合物诱导刚性聚合物的解混和絮凝，这些拓扑依赖性相互作用产生高度不同的流变特征。为了揭示这些有趣的现象，我们使用光镊微观流变学测量的线性和非线性的纠缠环线性DNA的混合物和它们的复合材料与刚性微管的流变特性。我们表明，线性粘弹性主要是由微管在较低的频率，但他们的贡献成为冻结在频率以上的DNA缠结率。在非线性制度中，我们揭示了机械响应功能，如剪切稀化，应力软化和多模态松弛动力学介导的熵拉伸，线程，和流动排列的纠缠DNA，以及强制de-threading，解纠缠，和集群。这些机制中的每一个的贡献取决于应变速率以及聚合物的缠结密度和刚度，导致机械性能的非单调速率依赖性，这对于高度浓缩的环线性共混物而不是DNA-MT复合物是最明显的。
2022-07-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Entropic Elasticity of Twist-Storing Polymers
研究了扭转约束聚合物的统计力学。聚合物被建模为具有弯曲刚度A kT和扭转刚度C kT的波动杆。在这样的模型中，热弯曲波动通过关系Lk = Tw + Wr在几何上耦合到所施加的扭矩。我们探讨这种耦合，并找到我们的模型和最近的实验结果之间的预测一致的单双链DNA分子。该分析提供了微观扭转刚度（在螺旋重复上平均）的实验测定。使用C=109 nm获得理论和实验之间的定量一致性。该理论进一步预测了弯曲波动引起的有效扭转刚度的热降低。最后，我们发现一个小的反射的分子手性的实验数据和解释它的DNA双链体的扭曲-拉伸耦合。
1998-06-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
Chain conformation of ring polymers under a cylindrical nanochannel confinement
我们采用理论分析和三维朗之万动力学模拟研究了限制在圆柱形纳米通道中的环状聚合物的链构象。我们预测，环聚合物的纵向尺寸的尺度与链长和直径的通道以相同的方式为线性链的缩放分析和Flory型理论的基础上。此外，Flory型理论还给出了相同链长的环状聚合物和直链聚合物的纵向尺寸之比。这些理论预测证实了数值模拟。最后，我们的模拟结果表明，这个比例首先减少，然后饱和链刚度的增加，这解释了在实验中的差异。我们的研究结果具有生物学意义。
2012-12-05 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Driven translocation of a semiflexible polymer through a conical channel in the presence of attractive surface interactions
我们研究了一个半柔性聚合物通过一个圆锥形通道与吸引力的表面相互作用和驱动力，在空间上变化的通道内的易位。使用的柔性聚合物的易位动力学通过一个扩展的通道作为控制的结果，我们首先表明，通道的不对称形状引起的非单调功能的总易位时间作为一个函数的通道的顶角。通道内单个单体珠粒的等待时间分布显示出强烈依赖于驱动力和表面相互作用的独特功能。聚合物刚度导致通道的所有角度的更长的移位时间。此外，作为通道角度的函数的移位时间的非单调特征随着聚合物变得更硬而显著改变，这反映在等待时间分布的变化特征中。我们构建了一个自由能描述的系统将熵和精力充沛的贡献，在低力制度来解释模拟结果。
2022-11-14 cond-mat.soft
The chain sucker: translocation dynamics of a polymer chain into a long narrow channel driven by longitudinal flow
使用分析技术和Langevin动力学模拟，我们调查的动态聚合物易位到一个狭窄的通道的宽度$R$嵌入在两个维度，驱动力成比例的通道中的单体的数量。这样的设置模仿纳米/微流体中的典型实验情况。在易位过程中，如果通道中的单体可以足够快地呈现稳态运动，我们观察到易位时间$τ$与每个珠的驱动力$F$和每个链的单体数量$N$的比例关系$τ\sim N/F$。在较小的沟道宽度$R$的情况下，不能实现稳态运动，从而影响$τ$对$N$和$F$的非通用依赖性。从模拟中，我们还推导出等待时间分布在各种条件下的单段通过通道入口。对于不同链长但相同的驱动力，等待时间随位移坐标$s$的变化曲线的最大值位于相同的$s_{\mathrm{max}}$处，而随着驱动力或沟道宽度的增加，$s_{\mathrm{max}}$值减小。
2011-03-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Breakdown of time-temperature superposition in a bead-spring polymer melt near the glass transition temperature
数值研究了简单珠弹簧聚合物熔体在有和没有链角势时，在其玻璃化转变温度（Tg）附近时温叠加（TTS）的破裂。利用Green-Kubo关系式计算了不同温度下的应力松弛模量G（t，T）。珠弹簧聚合物熔体的G（t，T）的TTS在充分高于其Tg的温度下工作良好。然而，当系统温度接近玻璃化转变制度，TTS的击穿观察。在Tg附近的温度下，在G（t）函数的键弛豫和链弛豫机制之间的时间尺度上定义的移位因子aTB的温度依赖性显著强于由链弛豫模式的时间尺度定义的移位因子aTA。与G（t，T）的TTS的破坏直接相关，Stokes-Einstein扩散-粘度关系定律的退耦也出现在玻璃化转变区。通过对van Hove函数Gs（r，t）和小球运动的非高斯参数a2（t）的分析表明，TTS的破裂与动力学不均匀性有关。在这项研究中，链刚度的影响的温度依赖性的移位因子也进行了研究。刚性链熔体的位移因子的温度依赖性比柔性链熔体的位移因子的温度依赖性强。然而，不管链刚度如何，珠-弹簧聚合物熔体的应力松弛模量函数将在约T/Tg ~ 1.2的类似Tg归一化温度下开始分解TTS。
2014-10-06 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
Disorder, pre-stress and non-affinity in polymer 8-chain models
为了评估单链弹性，非仿射应变场和预应力参考状态的作用，我们提出并讨论了交联聚合物网络的修正的8链Arruda-Boyce模型的数值和分析分析结果。这类模型已被证明是非常成功的建模柔性橡胶的有限应变响应。我们将其扩展到包括空间无序和相关的非亲和性的影响，并使用它来评估替代的组成链的非线性弹性响应与等效线性，虎克弹簧的有效性。令人惊讶的是，我们发现，即使在政权的线性响应，完整的聚合物模型给出了非常不同的结果，从它的线性对应，即使没有链被拉伸超出其线性政权。我们证明了这种效应是由于聚合物模型在其基态中处于相当大的预应力下。我们发现，预应力强烈抑制非亲和力在这些单位细胞模型，导致显着硬化的批量响应。我们讨论的预应力的影响可以解释为什么完全仿射力学模型，在许多情况下，预测无序刚性聚合物网络的体力学响应这么好。
2015-07-15 cond-mat.soft
Dynamic Fluctuations of Semiflexible Polymers
我们发展了一个标度理论来描述一个半柔性聚合物的动态波动，并找到几个不同的制度。我们进行了模拟，以表征纵向和横向动力学;使用合奏平均的范围内不同程度的粗粒化，我们避免了缓慢的平衡经常遇到的问题，在模拟。我们发现，半柔性物体的纵向涨落的尺度为t^7/8。这些涨落在一个长度上是相关的，这个长度随t^1/8变化。我们的研究结果是相关的解释肌动蛋白溶液中的高频微观流变学实验。
1998-08-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Polymer translocation driven by longitudinal and transversal time-dependent end-pulling forces
本研究模拟了半柔性均聚物在恒定和时间相关末端拉力驱动下通过 extended pore 的易位过程，发现纵向和横向驱动均表现出 Resonant Activation 效应，并推导了低频下的平均易位时间解析表达式。
2023-07-04 cond-mat.soft physics.bio-ph
Linear Viscoelasticity of Semiflexible Polymers with Hydrodynamic Interactions
IITB-Monash Research Academy, Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校 IITB-莫纳什研究院）；Department of Chemical Engineering, Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校化学工程系）；Department of Chemical and Biological Engineering, Monash University（莫纳什大学化学与生物工程系）
研究半刚性聚合物在流体动力学相互作用下的线性粘弹性行为，揭示其在不同时间尺度下的松弛特性及实验数据一致性。
2025-11-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
