Elucidating chirality transfer in liquid crystals of viruses
本文以丝状病毒为模型，结合实验与理论阐明手性液晶相的形成源于表面螺旋电荷静电作用与涨落诱导骨架螺旋性的协同或竞争，揭示了手性跨尺度定量传递机制。
2024-11-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
Oscillatory chiral flows in confined active fluids with obstacles
一个活跃的胶体流体组成的自我推进的自旋粒子注入能量和角动量在微观尺度上展示了自发的集体状态，范围从羊群相干涡旋。尽管它们看起来很简单，但这些流体的远离平衡的行为仍然知之甚少，这对下一代活性材料的设计和控制提出了挑战。当被限制在环中时，一旦自发流动选择了方向，这种所谓的极性活性流体就获得了手性。在一个完美的环中，这种手性是无限长的。在这里，我们结合实验的自推进胶体昆克辊和介观模拟的连续Toner-Tu方程，探索如何这样的手征状态可以控制和操纵的障碍。对于不同的障碍物几何形状的三个动态稳定状态已被实现：长寿命的手征流，非极性状态，其中的流分裂成反向旋转的涡流和非常规的集体状态与流具有振荡的手征。通过在障碍物附近形成间歇性的涡旋链，进行手性反转。我们证明了具有振荡手征性的集体态的频率可以通过障碍物参数来调节。我们通过改变障碍物的形状来设计与初始条件无关的手征态。基于我们的研究结果，我们实现了一个系统，两个三角形的障碍物，迫使活性流体的状态与密度不平衡的活性粒子在整个环。我们的研究结果表明，如何自发极性活性流结合散射体的大小和几何形状可以用来控制材料设计的极性活性液体的动态图案。
2020-10-27 cond-mat.soft
Chirality-Driven Hierarchical Phase Morphologies in Self-Assembled Biaxial Amphiphiles
Department of Physics, University of Calcutta（加尔各答大学物理系）
通过分子动力学模拟，研究分子疏水性、形状各向异性和手性之间的相互作用，发现分子手性的变化驱动了层状、圆柱和囊泡相的一系列扭曲液晶变体，建立了微观手性与介观结构形成及其不稳定性之间的直接联系。
2026-06-17 cond-mat.soft
Optimal chirality enhances long-range fluctuation-induced interactions in active fluids
本文研究手性活性流体中侵入物间的涨落诱导力，发现圆形与杆状粒子的相反行为，并由最优手性角使涡旋和有效力最大化。
2025-07-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Spontaneous Twist of Ferroelectric Smectic Blocks in Polar Fluids
本文通过设计两种非手性分子BOE-NO2和DIOLT，研究铁电向列相的手性基态如何继承到铁电近晶相中，发现具有大偶极矩和位阻基团的BOE-NO2可形成自发扭转的极性近晶相块体。
2025-03-12 cond-mat.soft
Confined chiral polymer nematics: ordering and spontaneous condensation
我们研究了球形外壳内的长限制性手性聚合物的缩合，模仿病毒衣壳内的DNA缩合。Landau-de Gennes的凝聚自由能{ \sl Angles}适用于凝聚聚合物，使我们能够详细研究凝聚过程，在不同的边界条件下，在封闭的墙壁，模拟排斥和吸引的聚合物表面相互作用。增加的手性，我们观察到的环形冷凝物转化成一个封闭的表面，增加属，类似于在低温显微镜的噬菌体中观察到的有序结构域的形成。
2012-10-11 cond-mat.soft
Chirality Amplification and Chiral Segregation in Liquid Crystals
Kent State University（肯特州立大学）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
本研究通过马耶-萨乌佩理论模型揭示了无手性液晶中手性分离与放大机制，预测了包含交替手性域的胆甾型相图，并通过模拟验证了手性有序的形成过程。
2026-01-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ferroelectric ordering in chiral smectic C^* liquid crystals determined by nonchiral intermolecular interactions
本文讨论了手性近晶C* 液晶铁电有序的一般微观机制。结果表明，如果介晶分子具有足够低的对称性，自发极化是成比例的双轴矢量序参量的近晶C相之一。该序参量可由对分子手性不敏感的分子间相互作用确定。同时，极化也与赝标参数成正比，如果分子是非手性的，则赝标参数为零。铁电有序的一般统计理论是由两个特殊的模型。第一个模型是基于静电四极-四极相互作用，它使人们能够获得明确的自发极化的解析表达式。在第二个模型中，分子的手性和极性由一对偏离中心的非平行偶极子决定。对于这种情况下，自发极化的数值计算作为温度的函数。该理论提供了一个更一般的解释以前的方法，包括经典的博尔德模型。
2007-11-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Electric Double Layer from Phase Demixing Reinforced by Strong Coupling Electrostatics
本研究通过短程Yukawa相互作用模拟离子液体，揭示相分离驱动的自发表面电荷分离及强耦合静电增强效应，并阐明凝聚层性质与过度屏蔽现象对相互作用不对称性的依赖。
2023-12-30 cond-mat.soft
Chiral and achiral mechanisms of self-limiting, twisted bundle assembly
本文提出了扭曲丝束和柱束自限制组装的广义理论，分析了手性传递和非手性自发扭曲两种机制对束组装的影响，发现非手性扭曲束在平衡尺寸和热力学稳定性上与手性束存在定性差异。
2019-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Geometry-Induced Transport of Self-Aligning Chiral Bristlebots
Institute of Physics, University of Greifswald（格赖夫斯瓦尔德大学物理研究所）
研究通过定制外壳和弹性耦合诱导自对齐扭矩和稳定手性漂移，揭示边缘电流稳定性由粒子手性和边缘电流手性相互作用决定，并展示如何利用海螺形障碍物实现几何 rectification，探索刚性链接组装体的集体动力学。
2026-06-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Electrostatic Interaction between Long, Rigid Helical Macromolecules at All Interaxial Angles
我们推导出两个长的，刚性的大分子之间的静电相互作用的公式，可以有任意的表面电荷模式和交叉在一个任意的轴间角。我们计算的相互作用能的轴间角的依赖关系，分离，并在一个分子上的电荷图案相对于其他的精确对齐。我们特别关注具有螺旋电荷模式的分子。我们报告一个精确的，明确的表达净中性螺旋之间的相互作用的能量在非极性介质中，以及一个近似的结果，带电螺旋浸在电解质溶液中。后一个结果在大分离的渐近极限中变得精确。螺旋的分子手性表现在一个扭矩，倾向于扭转螺旋在一定的方向上的平行排列，并在小轴间角有一个非平凡的行为。我们说明的理论与计算层之间的扭矩理想化的，DNA样的双螺旋在螺旋聚合物。我们提出了一种机制，所观察到的胆甾柱相变，并建议解释所观察到的宏观（0.4-5 μ m）间距的β-DNA的β相。
2000-04-21 cond-mat.soft q-bio
Spontaneous Cholesteric Phase in Ferroelectric Nematic Liquid Crystals: Preference for Integer Number of Pitches
Department of Physics, Advanced Materials and Liquid Crystal Institute, Kent State University（肯特州立大学物理系、先进材料与液晶研究所）
研究发现，在有限厚度的铁电向列相液晶中，静电相互作用可诱导自发胆甾螺旋，其pitch被锁定为整数倍细胞厚度。
2025-07-04 cond-mat.soft
Chiral stresses in nematic cell monolayers
最近的实验上单层的梭形细胞铺在粘性条纹状域提供了一个令人信服的证明，某些类型的集体现象，上皮细胞是很好地描述了积极的生物流体动力学。然而，在恢复这个框架的一些标志性预测的同时，这些实验也揭示了一些意想不到的特征，这些特征可以归因于在大于细胞典型尺寸的长度尺度上存在手性。在这篇文章中，我们详细阐述了手征应力的微观起源，并探讨了手征性如何影响拓扑缺陷的运动，以及在条形域的集体运动。我们发现，手征性引入了一个特征的不对称性的集体细胞流，从手征性和非手征性的主动应力之间的比例可以推断出粒子图像测速测量。此外，我们发现，手征性改变的约束下的自发流动过渡的性质，并在特定的锚定条件下，后者有一个不完美的干草叉分叉的结构。
2020-01-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
Spontaneous Motion Generates Reversible Nonreciprocity in an Achiral Active Elastic Ring
Center for Soft Condensed Matter Physics and Interdisciplinary Research & School of Physical Science and Technology, Soochow University（苏州大学物理科学与技术学院软凝聚态物理与交叉研究中心）
该研究揭示自发旋转使无手性活性弹性环产生可逆的非互易机械响应，并阐明动力学状态选择非互易性、活性反馈控制临界放大的机制。
2026-10-07 cond-mat.soft physics.comp-ph
First-Principles Experimental Demonstration of Ferroelectricity in a Thermotropic Nematic Liquid Crystal: Spontaneous Polar Domains and Striking Electro-Optics
本文报道了已报道的棒状化合物4-[（4-硝基苯氧基）羰基]苯基-2，4-二甲氧基苯甲酸酯（RM 734）的低温结晶相的结构及其对外加电场的响应。我们利用它的电光可视化的外观，在没有施加的领域，一个永久的电极化的强度密度，表现为一个自发破缺的对称性在不同的领域相反的极性取向。极化反转介导的领域引起的畴壁运动，使这个阶段铁电，一个3D单轴取向具有自发的，可重新定向，极化局部平行于导演。这种极化密度在约6微库仑/cm-sqd的低温值下饱和，这是有机材料或任何流体测得的最大值。这种极化与固态铁电体的极化相当，并且接近于通过假设分子长轴在电介质中的完美极性排列而获得的平均值。我们发现了一系列壮观的光学和流体动力学效应驱动的超低外加场（E~1V/cm），产生的大偏振耦合到双折射和流动。极化电荷的静电自相互作用使铁电相的相变呈现出类平均场和弱一阶相变，并控制着铁电相的指向矢场结构。原子分子动力学模拟揭示了有利于铁电有序的短程极性分子相互作用，包括具有极性横向相关性的极性链状组装体的头-尾关联趋势。这些结果表明，在加强对分子静电相互作用的理解、发展和利用的基础上，变革性的新电子科学和技术具有巨大的潜力。
2020-04-20 cond-mat.soft
Large-scale chirality in an active layer of microtubules and kinesin motor proteins
在生物体早期发育过程中，左右侧化的形成需要一个微妙的机制，因为它与其他主体轴有关。卵细胞中任何固有的手性特征原则上都能触发这种手征对称性的自发破缺。单个微管，主要的细胞骨架丝，被称为手性对象。然而，到目前为止，还没有令人信服的证据表明微管的分子性质与大尺度手性之间存在层次性联系，特别是在整个细胞的长度尺度上。在这里，我们组装一个体外活性层，由微管和驱动蛋白马达蛋白，在玻璃表面上。在包含甲基纤维素，层状系统表现出一个远程的活动的双相，其特征在于由滑动MT的全球对齐。这一阶跨越整个系统的大小在毫米范围内，值得注意的是，允许隐藏的集体手性出现逆时针全球旋转的积极MT层。我们的理论模型的基础上的分析表明，新兴的全球性的微生物学秩序的结果从本地对齐的MT，稳定的甲基纤维素。这也表明，全球旋转来自于MT的内在曲率，导致优先的手性。鉴于其灵活性，这种分层的体外细胞骨架系统使研究膜蛋白的行为负责重要的细胞发育过程。
2018-04-03 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Saddle-splay screening and chiral symmetry breaking in toroidal nematics
本文对具有简并平面边界条件的环形几何中的指向矢场进行了理论研究。我们发现了自发的手性：尽管向列相分子具有非手性的性质，但如果环足够厚，指向矢构型会显示出旋向性。在手征态中，指向矢场呈现双扭曲，而在非手性态中，指向矢场仅呈现弯曲变形。临界厚度随着扭转模量和鞍展模量之差的增大而增大。一个积极的鞍展模量更倾向于沿边界环面的短圆对齐，因此刺激促进手性配置。手性-非手性转变模拟了平均场伊辛模型的有序-无序转变。磁化强度在伊辛模型中的作用是由扭曲度决定的。温度的作用是由环面的纵横比来决定的。值得注意的是，外场并没有明确地打破手征对称性，而是改变了跃迁。在环形胆固醇的情况下，我们确实发现一种手性优于另一种手性-分子手性在伊辛类比中充当场。
2013-12-18 cond-mat.soft
Effects of electrostatic interactions on ligand dissociation kinetics
我们研究了多价阳离子配体从带相反电荷的聚合物结合位点稀疏地接枝在平坦的中性基底上的解结合。我们的分子动力学（MD）模拟建议蛋白质-DNA相互作用的单分子研究。我们考虑单价盐浓度跨越大约一千倍的范围，以及各种浓度的过量配体在溶液中。为了揭示离子对自发和易化解离机制的解束缚动力学的影响，我们在Debye-Hückel（DH）或“隐式”离子，即，使用具有规定衰减长度的静电势）水平，以及通过在模拟中明确考虑所有离子种类的更精确方法。我们发现，DH的方法系统地高估解结合率，相对于所有离子对都明确存在于溶液中的计算，虽然这两种类型的计算的许多方面是定性相似的。对于易化解离（FD，溶液中游离配体加速解结合），明确的离子模拟导致在较低的游离配体浓度下解结合。我们的模拟预测各种FD制度作为自由配体和离子浓度的函数;一个特别有趣的制度是在中间浓度的配体，其中非静电结合强度控制FD。我们的结论是明确的离子静电建模是一个重要组成部分，定量解决问题的分子配体解离，包括核酸结合蛋白。
2017-11-03 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
