Thermalized buckling of extensible, semiflexible polymers
Harvard University（哈佛大学）；University of Michigan（密歇根大学）
本文研究了在有限温度下，可伸缩且半柔性的聚合物的屈曲现象，探讨了热波动与非线性弹性之间的相互作用如何改变压缩半柔聚合物的欧拉屈曲不稳定性，并识别出一个 Ginburg 类长度尺度，其中热激发的波动导致 Young 模量变软，而聚合物仍保持半柔性。
2026-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Chiral self-sorting of active semiflexible filaments with intrinsic curvature
活性物质系统中的多体相互作用可以使粒子集体运动并自组织成具有长程序的动态结构。在细胞中，细胞骨架丝的自组装对于细胞运动、结构、细胞内运输和分裂至关重要。在二维基质（如细胞皮质）上，由聚合或运动蛋白相互作用驱动的半柔性细胞骨架细丝可以诱导细丝弯曲和曲率，从而导致有趣的集体行为。例如，已知细菌细胞分裂细丝FtsZ具有内在曲率，这导致其自组织成环和漩涡，并且最近的实验重构了由表面上的马达蛋白驱动的微管的集体运动，观察到由于细丝的马达诱导的曲率导致的集体行为的手征对称性破缺。以往关于驱动细丝系统自组织的研究工作没有研究曲率和细丝结构对集体行为的影响。在这项工作中，我们提出的布朗动力学模拟结果驱动半柔性纤维与固有曲率和研究之间的相互作用纤维的刚度和曲率半径可以调整自组织行为在同手性系统和异手性混合物。我们发现了一个曲率诱导的相变从极性的絮团到自排序的手性团簇，这是修改的细丝的灵活性。这种相变在长时间尺度上将细丝传输从弹道传输改变为扩散传输。
2020-05-24 cond-mat.soft
Segregation dynamics in active-passive mixtures of semiflexible filaments
Martin Fischer School of Physics, Brandeis University（布兰代斯大学马丁·菲舍尔物理学院）；Department of Physics, IISER Berhampur（巴鲁纳普印度科学教育研究所物理系）；Indian Institute of Science（印度科学学院）
研究半刚性丝状物在主动-被动混合物中的分离动力学，揭示活动性对结构调控的作用及机制。
2025-12-19 cond-mat.soft
The Role of Stickiness in the Rheology of Semiflexible Polymers
半柔性聚合物形成生物材料的中心结构。建模方法通常忽略聚合物特定分子特征的影响，旨在普遍描述半柔性聚合物。在这里，我们调查的影响，分子的细节组装网络从丝状肌动蛋白，中间丝，和合成的DNA纳米管。与普遍的理论假设相反，我们发现大量的性质受到各种丝间相互作用的影响。我们提出的证据表明，这些相互作用可以合并成一个单一的参数在玻璃蠕虫链模型的框架。将该参数解释为聚合物特定粘性与宏观流变测量和爬行行为的观察结果一致。我们的研究结果表明，粘性一般不应该被忽略在半柔性聚合物模型。
2019-01-25 cond-mat.soft
Dynamics of undulatory fluctuations of semiflexible filaments in a network
研究了单根半柔性细丝在其边界处与虎克弹簧耦合时的动力学行为。弹簧在细丝上产生波动的张力，其值取决于细丝的瞬时端到端长度。因此，弹簧引入了非线性，其混合了灯丝的波动正常模式并改变了它们的动力学。我们研究这些动力学使用的Martin-Siggia-Rose-Janssen-de-Domincis形式主义，并计算随时间变化的关联函数的横向起伏和细丝的端到端的距离。低于特征波长$\sqrt{κ/τ_R}$的模式的弛豫动力学由细丝的弯曲模量$κ$和弹簧重整化张力$τ_{R}$设定，由边界弹簧改变。这发生在系统的张力和弯曲主导模式之间的交叉频率附近。边界弹簧可用于表示细丝与其交联的细丝网络的其余部分的线性弹性柔量。因此，我们预测，这种非线性效应将是可观察到的网络的组成纤维的动力学相关性和网络的集体剪切响应。该系统的动态剪切模量预计将表现出众所周知的交叉与增加频率从$ω^{1/2}$到$ω^{3/4}$，但列入网络的遵守在分析的个别长丝动态转移到一个更高的频率。
2020-06-18 cond-mat.soft
Measuring structural parameters of crosslinked and entangled semiflexible polymer networks with single-filament tracing
单丝示踪是一种直接测定缠结聚合物网络几何和力学性质的有价值的工具。然而，系统地验证示踪剂细丝的刚度或其与周围网络的分子相互作用如何影响这些参数的测量，用已建立的实验系统是不可能的。在这里，我们使用机械可编程的DNA纳米管嵌入交联和缠结的F-肌动蛋白网络，以及在合成的DNA网络，以测量基本的，结构网络特性，如管的宽度和网格大小相对于示踪剂的刚度。虽然我们证实了一些预测来自纯粹基于空间相互作用的模型，我们的研究结果表明，这些模型应该扩展到考虑额外的丝间相互作用，从而描述真实的聚合物网络的行为。
2020-12-23 cond-mat.soft
The origin of stiffening in cross-linked semiflexible networks
通过对一个二维交联半柔性纤维网络模型的有限应变分析，探讨了蛋白质网络的应变刚化。结果表明，刚化是由非仿射网络重排，治理从弯曲为主的响应在小应变的拉伸为主的响应在大应变的过渡。热引起的灯丝波动只有很小的影响，它们只是推迟了转变。
2005-02-16 cond-mat.soft
Density and inertia effects on two-dimensional active semiflexible filament suspensions
本文通过数值模拟研究了密度和惯性对二维活性半柔性丝悬浮液中链状与螺旋状结构转变的影响，发现增加密度会引发从螺旋态回到开放链的重入相变，并揭示了惯性效应导致的螺旋解旋机制。
2024-05-10 cond-mat.soft
Elastocapillary self-folding: buckling, wrinkling and collapse of floating filaments
当柔性细丝被限制到流体界面时，毛细吸引力、弯曲阻力和来自外部源的张力之间的平衡可导致自屈曲不稳定性。我们进行了分析，这种不稳定性，并提供了分析公式，比较有利的详细数值计算的结果。长丝的稳定性和长时间动力学由一个单一的无量纲elastocapillary数量化毛细管弯曲应力之间的比率。复杂的、折叠的细丝构型，例如环、针和球拍形状，可以在更长的时间内达到，并且长的细丝可以经历级联的自折叠事件。
2012-09-10 cond-mat.soft
Structure and dynamics of a self-propelled semiflexible filament
我们使用粗粒度的布朗动力学模拟研究了自推进细丝的结构和动力学性质。沿着键矢量施加自推进力，即，与灯丝相切，它们的位置以两种不同的方式考虑。在第一种情况下，力被施加到细丝的所有珠上，这被称为均匀自推进。在这里，我们得到了一个单调减少的灵活性与佩克莱数的细丝。因此，回转半径也显示出相同的趋势。此外，纤维的回转半径对各种弯曲刚度和弯曲数具有普遍的依赖性。纤维的有效扩散系数随作用力的增大而增大，并随作用力和弯曲刚度的增大而线性增大。在第二种情况下，自推进力只施加在少数键矢量上。以周期性的方式选择作用力的位置，从灯丝的尾部开始，离开前端而不施加力。在这种情况下，细丝获得各种结构，例如棒状、螺旋状、圆形和折叠状态。从几个状态的过渡被理解的切线-切线相关性，弯曲能和扭转序参量。螺旋状态通过切线-切线相关的指数到振荡行为的交叉来识别。弯曲能的突然增加将螺旋状态分离为丝状体的折叠状态。
2019-02-13 cond-mat.soft
Sedimentation of pairs of hydrodynamically interacting semiflexible filaments
我们描述了在低雷诺数下，在均匀的恒定力作用下，一对不可伸展的半柔性细丝的沉降中的流体动力学相互作用的效果。我们已经分析了不同的制度和这种聚合物的形态在简单的几何形状，这使我们能够突出弹性和流体动力学应力之间的相互作用的特点。与纤维的几何形状相关的合作和对称性破缺效应产生特征运动，这使它们具有与刚性和弹性长丝不同的特性。
2007-10-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective motion of driven semiflexible filaments tuned by soft repulsion and stiffness
在活性物质系统中，自推进的粒子可以自组织进行集体运动，导致持续的动力学行为脱离平衡。在细胞中，细胞骨架丝和运动蛋白自组织成对细胞力学、运动和分裂重要的复杂结构。细胞骨架系统的集体动力学可以使用细丝滑动实验重建，其中细胞骨架细丝由表面结合的马达蛋白推动。这些实验已经观察到不同的动力学状态，包括集群，极性流，和单丝螺旋。最近对微管和驱动蛋白马达蛋白的实验发现，通过改变溶液中拥挤大分子甲基纤维素的浓度，可以调节微丝的集体行为。增加甲基纤维素浓度减少长丝交叉，促进对齐，并导致从活跃的，各向同性取向的长丝局部对齐极性流的过渡。这种集体运动的出现通常被解释为由活跃的极性粒子的Vicsek型模型的排列相互作用的增加。然而，空间相互作用和抗弯刚度如何改变活性细丝的集体行为还不清楚。我们使用可调软排斥和刚性的驱动细丝的模拟，以更好地理解细丝柔性和空间效应之间的相互作用如何导致不同的主动动态状态。我们发现，增加细丝刚度降低细丝排列的概率，但增加集体运动和长程序，与Vicsek型模型的假设相反。除了排斥和驱动之外，调节细丝刚度可以促进集体行为，并且控制活性各向同性细丝、局部对齐的絮凝物和极性流之间的过渡。
2020-05-16 cond-mat.soft
Dynamics of folding in Semiflexible filaments
我们研究了一个单一的半柔性灯丝的动力学，在压缩力的作用下，使用数值模拟和缩放参数。力沿着端到端矢量施加在细丝的一端，而另一端保持固定。我们发现，与弹性棒不同，细丝不对称折叠，折叠长度仅取决于弯曲刚度和施加的力。结果表明，这种行为可以归因于指数下降的张力分布在长丝。虽然折叠时间取决于初始配置，在后期，移动的距离的终端点的细丝和折叠的长度显示幂律依赖于时间的指数1/2。
2002-03-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Conformations of entangled semiflexible polymers: entropic trapping and transient non-equilibrium distributions
管模型是聚合物物理学中的一个核心概念，它可以将复杂的多丝缠结聚合物溶液问题简化为单丝描述。研究了半柔性聚合物溶液中约束管和单笼丝构象的概率分布函数。计算机模拟开发，模仿实际动态的限制聚合物在无序系统与拓扑约束的时间尺度上的局部平衡，但远低于大规模的网络重排。我们观察曲率的统计分布，并将我们的结果与最近的实验结果进行比较。出乎意料的是，所观察到的分布显示出明显的差异，从自由聚合物，即使在排除体积的情况下。广泛的模拟允许属性这些功能的熵捕获网络空隙空间。瞬态非平衡分布被证明是一个通用的功能，在中间的时间尺度淬火无序系统。
2009-08-02 cond-mat.soft
The hydrodynamic Euler-elastica: shape transitions in the dynamical buckling of elastic filaments in Stokes flow
Nantes Université, École Centrale Nantes, CNRS, LS2N（南特大学，中央理工学院南特分校，法国国家科学研究中心）；Université Côte d’Azur, Inria（蔚蓝海岸大学，法国国家信息与自动化研究所）；University of Bristol（布里斯托大学）
研究斯托克斯流中弹性细丝动态屈曲的形状转变，用粗粒度数值模型揭示三种形态状态，由无量纲屈曲数主导，傅里叶分析表明状态转变源于曲率模式竞争，发现不同形状对小扰动敏感，弥合了静态和动态屈曲理论。
2026-07-21 cond-mat.soft
Nonlinear elasticity of semiflexible filament networks
我们开发了一个连续体理论的平衡弹性网络的交联半柔性长丝，跨越整个范围之间的灵活的熵驱动的链，以僵硬的无热棒。我们选择了3链本构模型在几个合理的候选人，并推导出在任意应变的弹性能量的解析表达式，与相应的应力-应变关系。该理论很好地拟合了广泛的实验数据，简单的剪切在不同的纤维网络，定量匹配的微分剪切模量随应力的变化，只有两个可调参数（分别代表纤维的刚度和预张力的网络，分别）。一般理论准确地描述了正负坡印亭效应（施加剪切的正应力）之间的交叉，以增加形成网络的长丝的刚度。
2016-07-09 cond-mat.soft q-bio.BM
Symmetry and stability of orientationally ordered collective motions of self-propelled, semiflexible filaments
该研究通过布朗动力学模拟准二维自驱动半柔性细丝的集体运动，揭示无微观取向扭矩时长程取向有序依赖细丝重叠，其对称性由重叠能和柔性决定，且长程极性有序是有限刚度系统唯一活性动力学稳态。
2024-07-11 cond-mat.soft
Braiding dynamics in semiflexible filament bundles under oscillatory forcing
我们研究的非平衡生产的拓扑缺陷-辫子-在半柔性丝束下的压缩和拉伸循环。在这些循环期间，压缩的时间段促进编织/反编织对的热激活对生产，然后当束处于张力下时，其可以分离。结果，适当调整的压缩和延伸的交替周期应导致束中编织缺陷的扩散，使得这些对的线密度远远超过热平衡中预期的线密度。其次，我们研究了编织束在张力下的缓慢延伸，表明它们的端到端的长度在固定的力下由于编织变形和编织对沿束的运动而非单调地蠕变。最后，我们对半柔性纤维束及其网络的实验进行了一些推测。
2021-05-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
Conformations, hydrodynamic interactions, and instabilities of sedimenting semiflexible filaments
半柔性细丝在均匀外部（重力）场作用下的构象和动力学，例如，在离心机，研究了数值和解析。流体动力阻力和弯曲弹性之间的竞争产生了新的形状和动力学特征。我们表明，形状的半柔性丝经历不稳定性的外部场的增加。我们确定了两个过渡，对应于较高的弯曲模式的激发。特别是，对于强场，灯丝稳定在非平面形状中，导致侧向漂移或螺旋轨迹。对于两个相互作用的细丝，我们发现相同的过渡，与重要的后果，新的非平面形状有一个有效的流体动力学排斥，在相反的平面形状吸引自己，即使当他们的密切平面相对于彼此旋转。对于平面细丝的情况下，我们分析和数值表明，相对速度不一定是由于不同的阻力的个别细丝，但流体动力学相互作用引起的形状不对称。
2015-08-13 cond-mat.soft physics.bio-ph
Exact solution for the force-extension relation of a semiflexible polymer under compression
精确解的弹性和热力学性质的蠕虫状链模型阐述的Mathieu函数。从力-伸长关系出发，分析了固支聚合物经典欧拉屈曲不稳定性的涂抹现象。有趣的是，在强压缩力的热波动导致更大的伸长率比弹性杆。定义为力-延伸关系的导数的敏感性在接近临界欧拉屈曲力的力处显示出显著的最大值，随着持续长度的增加。我们还计算了压缩引起的过剩熵和热容，发现它们随载荷非单调变化。这些发现得到了伪布朗模拟的证实。
2017-05-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Morphological and dynamical properties of semiflexible filaments driven by molecular motors
我们考虑一个明确的模型的半柔性丝运动在两个维度上的滑行测定马达蛋白质，附着到和脱离丝段随机，脱离率取决于当地的负载经历。附着的马达蛋白沿着细丝移动到它的一端，其速度随着马达蛋白的延伸而非线性地变化。作用在灯丝上的合力使它失去平衡。从平衡的距离反映在端到端的分布，改性的弯曲刚度，和过渡到螺旋形态的聚合物。活动的局部应力依赖性导致质心的速度和方向的相关波动，从而导致其动力学中的一系列弹道扩散交叉。
2019-05-22 cond-mat.soft physics.bio-ph
Filamentous Active Matter: Band Formation, Bending, Buckling, and Defects
通过基于组件的计算机模拟，研究极性丝体与分子马达的微观相互作用如何驱动自组织，揭示了活性极性向列相的形成与屈曲型不稳定性机制，并预测了活性扩散系数和域尺寸的标度律，为理解胞质流动和设计新型活性材料提供了微观基础。
2019-02-21 cond-mat.soft
Compression-induced continuous phase transition in the buckling of a semiflexible filament for two and three dimensions
该研究利用平均场理论，揭示有限温度下固定端距压缩的半柔性链会发生连续屈曲相变，修正了欧拉屈曲理论的相关结论，可为生物相关场景中丝状生物分子的行为研究提供参考。
2022-06-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Affine model of stress stiffening in semiflexible filament networks
我们提出了一个修正的理论研究的仿射假设适用于半柔性网络。利用半柔性蠕虫状链的简单模型，我们推导出在所有分离处有效的交联分离的概率分布的表达式。这解释了熵和机械细丝拉伸。由此，我们得到了这种网络的自由能量密度明确作为施加的应变的函数。因此，我们能够计算任何施加的应变或应力的这种网络的弹性模量。我们发现，占交联分离的分布破坏了简单的缩放模量与应力，这是众所周知的单链，这种缩放是敏感的个别长丝的机械拉伸模量。我们比较这个模型的三个实验数据集，不同类型的细丝的网络，并发现，一个适当的处理仿射模型可以成功地解释数据。我们发现，网络更硬的细丝，如F-肌动蛋白，以适应数据，我们需要一个小得多的有效持久性长度比通常假设的特点，这种细丝类型。我们建议，这种有效地降低刚性的细丝可能是网络形成的后果。
2008-08-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Directed force propagation in semiflexible networks
我们认为，在一个点力的应用程序中，使用数值模拟和解析理论相结合的半柔性细丝网络沿特定的细丝的张力的传播。我们发现网络内的力的分布是高度不均匀的，少量的纤维支持施加的负载的一个显着的部分在多个网格大小的距离周围的力的应用点。我们建议，这些结构可以被认为是张力链，其结构，我们通过模拟探索。我们开发的点力响应函数的自洽计算，并引入一个传输矩阵的方法来探索张力（弯曲）能量的衰减和张力链的分支网络。
2020-06-26 cond-mat.soft
Twist dynamics of semiflexible polymer
关于肌动蛋白这种半柔性纤维的扭转弹性，已经报道了许多奇怪的结果。特别是动态和静态的方法来确定扭转扭转模量给出了非常不同的结果。我在这里表明，内部损失（摩擦）在一个半柔性丝可能是一个重要的原因耗散和动态实验的解释应在肌动蛋白的储能和损耗模量。
1997-12-04 cond-mat.soft q-bio
Radial Distribution Function for Semiflexible Polymers Confined in Microchannels
推导了半柔性聚合物在外加电位下端到端距离$\vec{R}$的分布$G(\vec{R})$的解析表达式，以阐明限制对生物分子力学和统计性质的影响.对于抛物型约束的结果是准确的，而对于现实的潜力的自洽的ananadium的开发，使$G(\vec{R})$是明确的，即使是硬壁约束。的理论结果是在很好的定量协议与荧光显微镜数据的肌动蛋白丝限制在矩形形状的微通道。这允许明确地确定持久长度$L_P$和统计特性（例如，Odijk偏转长度$λ$）对沟道宽度$D$的依赖性。结果表明，忽略约束的影响导致一个显着高估的弯曲刚度的细丝。
2006-12-22 cond-mat.soft
Microrheology of semiflexible filament solutions based on relaxation simulations
我们提出了一种有效的计算方法，以获得半柔性细丝稀溶液的粘弹性响应。通过考虑一种基于波动耗散定理的方法，我们能够评估探针粒子的动力学性质，沉浸在解决方案的半柔性丝松弛模拟与相对较低的计算成本和更高的精度相比，那些基于随机动力学。我们采用微观流变学方法，通过溶液的柔度直接获得溶液的复剪切模量和复粘度，该柔度由附着在介观模型描述的有效介质上的探针颗粒的动力学性质获得，即，有效细丝模型（EFM）。松弛模拟被施加到评估的弯曲能量的影响的粘弹性的半柔性细丝的解决方案和我们的方法进行了验证，通过比较的数值结果与实验数据的DNA和胶原蛋白的解决方案。
2021-01-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Transverse fluctuations control the assembly of semiflexible filaments
该研究通过标度理论与模拟揭示半柔性丝可通过两端弯曲涨落实现端对端退火组装，无需整条丝扩散，大幅提升生理条件下组装速度，为理解细胞骨架相关生物过程提供依据。
2023-10-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stability and buckling of flat circular configurations of closed, intrinsically nonrectilinear filaments spanned by fluid films
我们探讨了如何稳定性和屈曲行为的灵活，但不可扩展的循环跨越的液体膜在一个平面的圆形配置是由纤维的固有形状的影响，从该循环。
2016-05-20 cond-mat.soft physics.class-ph
Cooperative crosslink (un)binding in slowly driven bundles of semiflexible filaments
结合模拟和理论，我研究束弹性自由度和交联结合倾向之间的相互作用。通过缓慢地将束驱动成变形构型，并且取决于交联剂的机械刚度，结合亲和力显示出突然和不连续的下降。这表明了一个合作的解除绑定的过程，涉及到一个自由能障碍的交叉。因此，选择适当的交联剂不仅可以改变束的复合弹性性质，而且可以改变相关的时间尺度，其可以从单交联结合速率调整到超过自由能势垒的更长的逃逸时间。
2011-03-21 cond-mat.soft physics.bio-ph
Bimodal probability density characterizes the elastic behavior of a semiflexible polymer in 2D under compression
我们探讨了压缩下的蠕虫状链的弹性行为的相关概率密度的精确解。引人注目的是，沿施加的力投影的端到端距离的概率密度在弹性杆的临界欧拉屈曲力附近呈现双峰形状，这让人想起有限系统的模糊不连续相变。这两个模式反映了几乎拉伸和S形的结构的夹紧聚合物诱导的压缩。此外，我们发现了一个双峰形状的概率密度的横向波动的悬臂式聚合物的自由端的指纹，其半柔性。与固定聚合物相反，自由聚合物显示出圆对称的概率密度，并且它们的分布对于压缩力和拉伸力是相同的。
2019-11-08 cond-mat.soft
Evolution of instabilities in filament buckling processes
本文研究了高粘性介质中细丝的动态屈曲过程。我们进行了一项实验研究，以跟踪形状的演变过程中的长丝等速压缩。数值模拟再现了实验数据观察到的动态特征，并允许量化灯丝的负载。我们观察到，无论是灯丝的负载和波数逐步演变的方式。为了实现一个物理的洞察力的过程中，我们应用一个理论模型来描述在粘性介质中的长丝的屈曲。我们解决了一个流体动力学方程的正常模式的夹紧-夹紧边界条件和施加恒定载荷。我们发现一个很好的协议与实验数据和模拟，表明所提出的机制模型捕捉的基本特征的动态屈曲过程。
2019-01-09 cond-mat.soft physics.bio-ph
Elasticity of a semiflexible filament with a discontinuous tension due to a cross-link or a molecular motor
我们分析了一个蠕虫状链的拉伸弹性与张力不连续的虎克弹簧连接其骨干到一个固定的点。孤立的半柔性细丝的弹性一直是大量文献的主题，主要是因为它与生物物质的力学有关。然而，在实际系统中，这些细丝通常是超分子结构的一部分，涉及交联剂或分子马达，导致张力不连续。我们的模型是作为一个最小的结构元素，将这种不连续性。我们得到的分析结果，在弱弯曲极限的细丝，关于其力的延伸关系和响应的两个部分，其中细丝被划分的弹簧。对于一个小的张力不连续性，长丝延伸的线性响应，这种不连续性强烈地依赖于外部张力。对于大的外部张力$f$，弹簧力对众所周知的端到端伸展的$\sim 1/\sqrt{f}$依赖性贡献次显性校正$\sim 1/f^{3/2}$。
2016-05-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Buckling of elastic filaments by discrete magnetic moments
我们研究了一个理想化的半柔性细丝的屈曲，沿其轮廓放置磁矩。{We给出了磁压缩引起的灯丝临界刚度的解析表达式。为此，我们考虑各种方案的磁性粒子的灯丝的附件。这种模型的一个可能的应用是趋磁细菌的磁小体链。临界抗弯刚度的估计值表明，屈曲可能发生在生物学相关参数范围内，并表明细丝抗弯刚度在稳定细丝抗屈曲方面的作用，这将损害所用细丝抗弯刚度的功能相关性。
2017-10-03 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.class-ph
The isotropic-cholesteric phase transition of filamentous virus suspensions as a function of rod length and charge
研究的病毒是基因工程改造的、带电的、半柔性的丝状噬菌体，其结构与M13病毒相同，但在轮廓长度或表面电荷上不同。当改变轮廓长度（L）时，我们假设持续长度（P）保持不变，因此我们改变杆的柔性（L/P）。改变溶液的pH值和比较两种病毒，fd和M13，不同的是，每个病毒外壳蛋白的一个中性氨基酸取代一个电荷的表面电荷被改变。在磁场中，我们测量了各向同性和双金属共存浓度以及双金属序参量。各向同性的过渡实验结果同意半定量与半柔性，带电棒的理论预测。
2004-06-06 cond-mat.soft
The sedimentation of flexible filaments: Trajectories, particle clouds and a buckling instability
在这个流体动力学视频中，我们探索了一系列不同的可能的动态柔性长丝在粘性流体中沉积。与时间相关的形状和轨迹的细丝的确定分析和数值平衡的粘性，弹性和重力在细长体理论为零雷诺数流动。动力学的特点是由一个单一的无量纲的弹性引力数。视频显示了细丝松弛和重新取向的过程，粒子云的形成，最后是屈曲不稳定性。
2013-10-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Stretching semiflexible filaments with quenched disorder
研究了受拉蠕虫链的弧长依赖自发曲率中的猝灭随机性效应。在二维弱弯曲近似下，我们得到了力-伸长曲线和横向涨落宽度的解析结果。我们比较淬火和退火无序，并得出结论，前者不能总是减少到一个简单的变化，在纯系统的刚度。我们还讨论了随机横向力对无自发曲率蠕虫链拉伸响应的影响。
2010-11-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft q-bio.BM
Dynamics of a stiff biopolymer in an actively contractile background: buckling, stiffening and negative dissipation
我们提出了一个通用的理论，在一个活跃的介质与取向的相关性，如微管收缩肌动蛋白的张力下的刚性丝的动力学。与被动介质的情况形成鲜明对比的是，我们发现细丝可以使\textit{or}屈曲，并可能振荡，这取决于活动\textit{and}的收缩或拉伸性质的被动介质锚定相互作用。我们目前的实验微管的行为在神经元的生长锥，这些明显相反的行为提供了证据。我们还证明了一个强烈的违反的波动耗散（FD）关系的有效动态的灯丝，包括一个负FD比。我们的方法也与轴突的动力学相关，并且我们的模型方程与最近关于听觉毛细胞的工作[PNAS（2001）{ \bf 98}：14380-14385]中的模型方程具有显著的形式相似性。我们的预测可以用肌动球蛋白提取物或细菌悬浮液中的单纤维进行详细的测试。
2009-01-26 cond-mat.soft
Collective Dynamics of Self-propelled Semiflexible Filaments
本文利用自驱动蠕虫状链模型研究半柔性丝状体的集体动力学，发现通过调节弯曲刚度、活性和长径比可诱导出包括螺旋相、团簇相和活性湍流等多种非平衡相态，为组织活性物质提供了可调稳态参考。
2018-02-21 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Scale-dependent non-affine elasticity of semiflexible polymer networks
真核细胞的细胞骨架提供机械支持并控制细胞内运输。这些功能依赖于半柔性蛋白质细丝网络的复杂机械性质。最近的理论兴趣集中在这种网络的介观性质，特别是对力学的局部，非仿射弯曲变形的影响。在这里，我们研究了局部网络变形的影响的尺度依赖的流动性的探测粒子在纠缠网络的半柔性肌动蛋白丝高带宽微流变学。我们发现，在这些网络中的微米尺寸的颗粒经历两个相反的非连续弹性效应：熵耗尽降低了有效的网络刚度，而网络的局部非仿射变形大大提高了在低频率下的刚度。我们表明，一个简单的模型的横向弯曲的细丝嵌入在粘弹性背景导致的缩放制度的表观弹性模量G '（ω）\sim ω^{9/16}，密切匹配的实验。这些结果为半柔性聚合物网络对小物体的感觉如何不同提供了定量证据，并且它们证明了非仿射弯曲变形如何主导细胞中囊泡和细胞器的流动性。
2012-10-31 cond-mat.soft q-bio.SC
Mechanical response of active gels
我们研究了一个模型的活性凝胶的交联半柔性丝与其他活性接头，如肌球蛋白II簇。我们表明，耦合的半柔性长丝的机械性能的电机的弹性导致收缩行为的凝胶，定性与实验观察。然而，马达软化了凝胶的零频率弹性常数。当集体电动机动力学被纳入模型中时，获得了在高频率下的网络硬化。控制低频和高频网络弹性之间的交叉的频率根据马达和细丝的微观特性进行估计，并且可以低至10^（-3）Hz。
2008-07-18 cond-mat.soft
Molecular motors stiffen non-affine semiflexible polymer networks
重构的丝状肌动蛋白网络与肌球蛋白马达蛋白形成活性凝胶，其中马达蛋白产生驱动网络远离平衡的力。这种运动活动也可以强烈影响网络弹性;实验表明，在体外网络与分子马达显着硬化。在这里，我们研究了电机产生的力对模拟的2D网络的无热刚性细丝力学的影响。我们将展示异质内部电机应力如何导致网络中的纤维弯曲模式所支配的硬化。电机被建模为力偶极子，导致肌肉样收缩。这些收缩“拉出”系统中的松弛弯曲模式，这引起向更硬的拉伸主导状态的交叉。通过这种机制，马达可以导致非线性网络响应，即使构成细丝本身是纯线性的。这些结果对活细胞的力学具有影响，并为具有可调机械性能的活性生物材料提出了新的设计原则。
2010-09-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
Semiflexible polymer in a gliding assay: reentrant transition, role of turnover and activity
我们认为一个可扩展的半柔性丝在两个维度上运动的运动检测明确表示为积极的谐波接头的马达蛋白的模型。它们的头部在捕获半径内将stochemical结合到聚合物片段，并且在分离之前以定向方式沿着细丝延伸。延伸率和分离率均依赖于负载，并在细丝上产生主动驱动。纤维经历了从开链到螺旋构象的一级相变，并且在主动延伸和周转（定义为附着-脱离速率的比率）中都显示出可重入行为。与相变相关联，聚合物的尺寸和形状非单调地变化，并且相关的自相关函数显示双指数衰减。相应的相关时间显示出一个最大值，表明螺旋的优势。取向动力学捕获的旋转的螺旋，其相关时间衰减与活动的幂律。
2020-12-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Dynamics of Semiflexible Polymers in a Flow Field
我们提出了一种新的方法来研究一个单一的半柔性聚合物的动力学，受到各向异性摩擦的粘性流体。与以前的方法相比，我们不依赖于一个离散的珠棒模型，但引入了一个合适的正常模式分解的连续空间曲线。通过对刚性细丝的微扰展开，我们导出了二维非线性动力学在模空间中的一组封闭的耦合Langevin方程，并精确地考虑了不可扩展性的局部约束。通过调整参数来描述肌动蛋白丝的运动，用数值方法求解以这种方式得到的随机微分方程。作为一个例子，我们显示结果的翻滚运动在剪切流。
2006-10-18 cond-mat.soft q-bio.BM
Statistical properties of a tangentially driven active filament
活性聚合物在许多生物系统中起着核心作用，从细菌鞭毛到细胞骨架。半柔性活性丝的极小模型已被用于研究活性系统中的许多有趣现象，如活性向列体中的缺陷动力学、运动分析中的成簇和成线以及真核细胞中染色质的构象特性。本文将半柔性聚合物映射为精确可解的活性Rouse链，从而可以解析计算具有任意刚性的活性聚合物的构型和动力学性质.
2019-11-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Nonlinear Poisson effect in affine semiflexible polymer networks
本文研究了仿射半柔性聚合物网络中的非线性泊松效应，通过仿射网络模型全面表征了由纤维非线性力-伸长关系引起的比容显著减小和应变驱动排列现象。
2024-05-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Structural features and nonlinear rheology of self-assembled networks of cross-linked semiflexible polymers
本文模拟交联半柔性丝条自组装形成的三维网络，揭示交联剂可获得性如何影响网络连通性及其线性弹性与非线性应变硬化行为。
2023-09-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
Efficient sampling of knotting-unknotting pathways for semiflexible Gaussian chains
我们提出了一个随机的方法来产生半柔性高斯链的过阻尼Langevin动力学，条件是在给定的初始和最终的构象之间在一个预先指定的时间。初始和最终构象没有限制，因此可以处于任何打结状态。我们的方法允许以计算高效的方式生成统计独立的路径。我们表明，这些条件路径可以完全由一组局部随机微分方程生成。该方法用于分析可交叉的丝状结构中的各种结之间的过渡路线，从而模仿发生在软物质系统中或通过拓扑异构酶引入DNA中的那些拓扑重新连接。我们发现，平均数的交叉点，writhe和unknotting数不一定是单调的时间和更复杂的拓扑结构比初始和最终的可以访问沿路线。
2017-08-17 cond-mat.soft
Elastohydrodynamics of 3D chemically active filaments
本研究结合局部细长趋化理论与计算方法，探讨了弹性化学驱动趋化细丝的三维化学弹性流体动力学，发现随刚度降低，细丝会经历从平面屈曲到面外转变最终达到类扩散行为的丰富动力学。
2025-10-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Motor-Driven Bacterial Flagella and Buckling Instabilities
许多类型的细菌通过旋转一束螺旋状的细丝（也称为鞭毛）来游动。每根灯丝都由旋转电机驱动，一个非常灵活的钩子将电机扭矩传递到灯丝。我们通过离散基尔霍夫的弹性杆理论来建模，并开发了一种粗粒度的方法来驱动电机扭矩的螺旋灯丝。旋转的鞭毛产生推力，将细胞体向前推动，并随着马达扭矩的增加而增加。我们将旋转的鞭毛固定在空间中，并表明它在临界电机扭矩下的推力下旋转。屈曲成为可见的超临界霍普夫分叉的推力。第二屈曲转变发生在甚至更高的马达扭矩处。我们将鞭毛连接到球形细胞体上，并观察到运动过程中的第一次屈曲过渡。通过改变单元体的尺寸，我们改变所需的推力，从而获得临界推力和电机转矩之间的特征关系。我们提出了一个复杂的分析模型的基础上的螺旋杆的临界力-扭矩关系定量再现的屈曲过渡。电机扭矩，细胞体的大小，和螺旋丝的几何形状的真实值表明，屈曲应该发生在单个细菌鞭毛。我们还发现，沿驱动扭矩拉动鞭毛的方向是不稳定的，并评论海洋细菌的生物相关性。
2012-01-03 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.class-ph
Flow-Induced Buckling of Elastic Microfilaments with Non-Uniform Bending Stiffness
屈曲在斯托克斯流体中弹性微丝的输运和动力学中起着关键作用。然而，以前的工作只考虑具有均匀结构特性的长丝。在许多生物系统中，如微管，细丝骨架刚度可能是不均匀的，其中蛋白质的缔合和解离可能导致结构的空间和时间变化。这些纤维的构型稳定性和运输中的这种不均匀性的后果尚不清楚。在这里，我们使用细长体理论和Euler-Bernoulli弹性加上各种非均匀的弯曲刚度配置文件，以量化这种屈曲不稳定性，使用线性稳定性分析和布朗模拟。在剪切流中，我们在模拟中观察到刚度降低的区域中更明显的屈曲。这些领域的显着变形引起的差异，在颗粒额外的应力，表明一个不平凡的流变反应，由于这些细丝的存在。每个刚度剖面所产生的基本振型与我们的线性稳定性分析的预测一致。总的来说，这些结果表明，不均匀的弯曲刚度可以大大改变流体-结构相互作用在生理相关的设置，提供了一个基础，以阐明流体力学和生物聚合物的结构特性之间的复杂的相互作用。
2022-06-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A simulation platform for slender, semiflexible, and inextensible fibers with Brownian hydrodynamics and steric repulsion
本文提出了一个用于细长、半柔性、不可伸长纤维的模拟平台，结合非局部流体动力学与空间位阻排斥，并通过沉降纤维和交联纤维网络两个算例验证了方法的有效性。
2024-11-20 cond-mat.soft cs.NA math.NA
