Effective model of protein--mediated interactions in chromatin
本研究通过分子动力学模拟，提出一个有效模型描述染色质中蛋白质介导的相互作用，区分平衡与非平衡态，并揭示聚合物局部团块等新现象，有助于理解染色质结构机制。
2024-03-20 cond-mat.soft q-bio.BM
Universal scaling of segment fluctuations in polymer and chromatin dynamics
该研究揭示质心运动导致聚合物链段扩散系数按 1/s 普适标度，并用理论、模拟与染色质成像解释其皱缩结构与类 Rouse 动力学的矛盾。
2025-05-16 cond-mat.soft physics.bio-ph
Phase transitions in chromatin: mesoscopic and mean-field approaches
本文用最小物理模型研究染色质中液-液相分离与线团-球体转变的相互作用，发现液滴材料体积分数对聚合物回转半径有非单调影响，并揭示染色质结构域大小与凝聚体蛋白量是调控其凝聚或膨胀的关键参数。
2024-09-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
A Polymer Chain with Dipolar Active Forces in Connection to Spatial Organization of Chromatin
活细胞是一个活跃的环境，其中染色质的组织和动力学受到不同形式的活动的影响。光学实验报告，位点显示subdiffusive动态和染色质纤维被认为是连贯的微米级区域。使用一个珠弹簧聚合物链与偶极主动力，我们研究如何亚扩散运动的基因座产生大规模的相干运动的染色质。我们发现，在存在的伸展（收缩）活动，动力学的轨迹增长更快（更慢）和空间相关长度增加（减少）相比，没有偶极力的情况下。因此，这两种偶极作用力都会改变链的弹性。有趣的是，在我们的模型中，这样的偶极主动链的动力学和组织在很大程度上不同于被动链与重整化弹性。
2023-03-13 cond-mat.soft physics.bio-ph
Phase separation in soft repulsive polymer mixtures: foundation and implication for chromatin organization
本文提出一种超粗粒化模型，将聚合物表示为可重叠的介观软珠，基于平均场理论研究均聚物混合物的相分离行为，并与数值模拟对比揭示混溶性相图的普适特征，进而将分析推广到随机共聚物体系，为细胞核内染色质组织提供理论启示。
2024-09-04 cond-mat.soft
Simulating the chromatin mediated phase separation of model proteins with multiple domains
我们进行模拟的系统包含简单的模型蛋白质和一个聚合物代表染色质。我们研究了蛋白质-蛋白质和蛋白质-染色质相互作用之间的相互作用，以及由于液-液相分离或通过“桥接诱导吸引”机制而产生的冷凝物。对于多价相互作用的蛋白质，我们得到了一个相图，其中包括液体状液滴，液滴与吸收的聚合物，和涂层聚合物制度。特别令人感兴趣的是蛋白质液滴仅由于与聚合物的相互作用而形成的方案;在这里，与标准相分离系统不同，液滴密度而不是尺寸随着总蛋白质浓度而变化。我们还观察到液滴内的蛋白质动力学随着染色质被吸收而减慢。如果蛋白质-蛋白质相互作用具有严格限制的化合价，则观察到分形或凝胶状缩合物。总之，这为活细胞中蛋白质-染色质凝聚物的性质提供了生物学相关的见解。
2021-07-30 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Topological spectra and entropy of chromatin loop networks
本研究针对染色质3D折叠的拓扑分类问题，结合数值与解析方法分析染色质环网络的拓扑谱与熵，发现相邻结合位点有限间距导致同规模拓扑权重差异大，基因多折叠为少数花环状拓扑，提出可靠表征框架。
2023-12-19 cond-mat.soft physics.bio-ph
Randomly cross-linked polymer models
聚合物模型用于描述染色质，染色质可以通过结合分子在不同的空间尺度上折叠。通过折叠，染色质产生各种大小的环。我们在这里提出了一个随机交联（RCL）聚合物模型，其中单体对随机连接。我们得到的渐近公式的稳态方差，相遇概率，回转半径，瞬时位移和平均首次相遇时间之间的任何两个单体。分析结果证实了布朗模拟。最后，本研究结果可以用来提取最小数目的交联染色质区域从{构象捕获}数据。
2017-05-11 cond-mat.soft physics.bio-ph
Active remodeling of chromatin and implications for in-vivo folding
最近的高分辨率实验提供了一个定量描述的间期染色质在大尺度上的统计特性。这些发现激发了人们对产生此类特定统计构象的通用物理相互作用的探索。在这里，我们表明，一个活跃的染色质模型在体内折叠，聚合物弹性，限制，拓扑约束和主动应力之间的相互作用的基础上所产生的ATP依赖性染色质重塑蛋白的结合（联合国）引起的稳态构象与这些实验一致。我们的研究结果使我们推测，这种积极的折叠所产生的染色质构象优化信息存储共定位基因位点共享转录资源。
2015-10-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
3D polymer simulations of genome organization and transcription across different chromosomes and cell types
本文利用扩散转录因子模型模拟染色质构象与转录，发现可通过结构特性或转录因子数量调控转录活性，并在不同细胞系中验证了模型预测的可靠性。
2022-11-22 cond-mat.soft physics.bio-ph
Emergence of compact-disordered phase in a polymer Potts model
本文通过引入相互作用能偏移量，在聚合物 Potts 模型中揭示了紧凑无序相的存在，并表明该相由能量偏移和修饰核小体比例共同决定。
2023-10-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Cross-linker mediated compaction and local morphologies in a model chromosome
染色质和相关蛋白质构成染色体的高度折叠结构。我们考虑一个自避免聚合物模型的染色质，其中的片段可能会得到交联通过蛋白质粘合剂，相互排斥。粘合剂通过聚合物介导的吸引聚集在一起，进而折叠聚合物。使用分子动力学模拟，和平均场的描述，我们明确地证明了折叠过渡的连续性，其特征在于通过单峰分布的聚合物尺寸在整个过渡。在过渡点处，染色质大小和交联剂簇显示出大的波动，并且除了临界减慢之外，它们的负交叉相关性达到最大值。沿着过渡，我们区分的拓扑循环，环间间隙，和拉链的局部链形态。拓扑结构在临界点主要是单连通环，在折叠点主要是拉链。
2019-05-21 cond-mat.soft physics.bio-ph
Entropic tug of war: Topological constraints spontaneously rectify the dynamics of a polymer with heterogeneous fluctuations
本文研究活性-惰性共聚物在无人工相关性条件下，因拓扑约束导致平移对称性破缺而自发产生定向持续运动的现象，并通过标度论证与模拟揭示了其对稠密活性聚合物及染色质动力学的深远意义。
2024-11-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Model chromatin flows: numerical analysis of linear and nonlinear hydrodynamics inside a sphere
本研究针对细胞核受限空间内的活性染色质动力学问题，结合解析与数值方法，利用矢量球谐函数分析球形边界下的线性与非线性染色质流动，发现主导长期行为的稳定横向循环流动及其鲁棒性，为相关建模提供基础。
2023-05-03 cond-mat.soft physics.bio-ph
Transcription-induced active forces suppress chromatin motion
本研究通过活性共聚物模型揭示，转录产生的主动力在中等强度下通过瞬时无序-有序转变抑制染色质基因座的移动，增强其有序性，为理解转录调控染色质动力学提供了新机制。
2024-01-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
Dynamics of Active Rouse Chains
我们考虑如何建模为非热随机噪声的主动力影响的平均动力学性质的劳斯聚合物。由于噪声的功率谱是未知的，我们保持分析处理尽可能通用，然后提出的结果为几个例子的有源噪声。我们讨论了我们的研究结果和最近的实验研究之间的联系标记的DNA端粒在活细胞中的动态，并提出新的染色质跟踪实验，将允许一个确定的统计特性与染色质重塑过程中的积极力量。
2016-08-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Viscoelasticity of model interphase chromosomes
我们研究了模型间期染色体的粘弹性响应，通过跟踪数百个分散的布朗粒子的三维运动的大小范围从染色质纤维的厚度略高于染色质溶液的网目尺寸。与以前的计算研究聚合物溶液和熔体，我们发现，大的时间行为的扩散系数和经验的粘度的移动粒子的粒径的函数偏离传统的斯托克斯-爱因斯坦关系，并同意最近的标度理论的非粘性颗粒在聚合物溶液中的扩散。有趣的是，我们发现，在短时间内，大颗粒是暂时的“笼”的染色质空间的限制，从而形成有效的域，其大小匹配非常好最近的实验结果的微示踪剂内间期核。最后，通过采用一个已知的数学关系跟踪颗粒的时间均方位移和周围的溶液的复杂的剪切模量，我们计算的弹性和粘性模量的相间染色体。
2014-12-19 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Computing 3D chromatin configurations from contact probability maps by Inverse Brownian Dynamics
染色质的三维结构，在几个基因的长度尺度上，在决定染色质的功能状态-可接近性和基因表达量方面至关重要。染色体构象捕获实验的最新进展提供了细胞群中染色质组织的部分信息，即任何片段对之间的接触计数，但不是导致这些接触计数的相互作用强度。然而，给定接触矩阵，确定整个染色质聚合物的完整3D组织是一个逆问题。在目前的工作中，一种新的逆布朗动力学（IBD）方法的基础上的粗粒度珠弹簧链模型已被提出来计算染色质的不同片段之间的最佳相互作用强度，使实验测量的接触计数概率约束得到满足。应用这种方法在两种不同的细胞类型的α-珠蛋白基因座，我们预测的3D组织相应的染色质的活性和抑制状态的基因座。我们发现，该区域的任何两个部分之间的平均距离有一个广泛的分布，不能计算为一个简单的逆关系的基础上的接触概率。多种归一化方法的结果表明，所有可测量的量可能在很大程度上取决于归一化的性质。我们认为，通过实验测量预测量，可以推断出适当的形式的归一化。
2020-02-21 cond-mat.soft
A Random Loop Model for Long Polymers
虽然染色质的结构已经在30 nm以下的长度尺度上进行了非常详细的研究，但令人惊讶的是，对染色质在间期的高阶折叠基序知之甚少。最近的实验证明，折叠可能局部依赖于基因密度和转录活性，并显示出在长距离处的水平，大约$<R^2> \sim O(1)$。我们提出了一个新的模型，可以解释这种平稳的随机循环的形成。我们推导出一个分析表达式的两个珠子之间的均方位移的平均值是采取了一个固定的，但随机的环路配置的热合奏，而淬火平均超过合奏不同的环路配置-这原来是相当于平均超过合奏的随机矩阵-进行数值。对该模型的详细研究表明，所有尺度上的循环都是拟合实验数据所必需的。
2007-10-12 cond-mat.soft
Depletion effects and loop formation in self-avoiding polymers
利用Langevin动力学方法研究了自回避聚合物在理想溶液和拥挤溶液中的成环动力学。一个丰富的动力学的结果从竞争的两个拥挤引起的效果：耗尽吸引力和增强的粘性摩擦。对于短链，增强的摩擦力减缓了循环，而对于长链，耗尽吸引力使其更频繁和持久。我们讨论了在活细胞中染色质循环的研究结果可能的相关性。
2006-10-09 cond-mat.soft
Evaluation of loop formation dynamics in a chromatin fiber during chromosome condensation
在有丝分裂过程中，由DNA和蛋白质组成的染色质纤维折叠成连续的环状，形成杆状染色体。虽然环生长动力学的研究在几个研究，其详细的过程是不清楚的。在这里，我们描述的循环长度的时间演化的热驱动的环路生长过程作为一个迭代的地图，通过计算的过程中所涉及的物理量。我们量化的能量在染色质环的形成过程中，通过计算的自由能的未成环和成环的染色质使用Domb-乔伊斯模型的晶格聚合物链，将弯曲弹性热驱动的循环生长过程。采用平均场论对回路间的排斥体积相互作用进行积分。我们比较了环形成能和热能，并评估了环长度的增长，通过热涨落。通过假设被排除的体积参数对循环长度的依赖性，我们构造了循环增长动力学的迭代映射。该图表明，对于一个单一的反应循环的环的生长长度随着时间的推移而减少，以达到凝聚素的大小，其中环的生长动力学可以是较少的随机性，并被视为凝聚素作为一种马达蛋白的直接动力冲程。
2022-03-28 cond-mat.soft
The effect of loops on the mean square displacement of Rouse-model chromatin
针对经典Rouse模型无法解释含环染色质动力学的问题，提出纳入环挤出构型的扩展Rouse模型，发现环会抑制染色质基因座平均MSD并降低拉伸指数，与实验结果一致。
2023-04-21 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Counting unlabelled multigraphs with three nodes
The University of Edinburgh（爱丁堡大学）
本研究通过计数邻接矩阵，推导出多项式表达式，以高效生成具有三个节点、固定度数的连接、无向且无标号的多重图。
2026-01-19 cond-mat.soft
Topological weight and structural diversity of polydisperse chromatin loop networks
本研究提出计算多分散染色质环网络拓扑权重的方法，利用BEST定理求解组合多重性，并证明其结构多样性（香农熵）取决于转录单元的一维图案，为控制真核基因转录噪声提供了途径。
2025-07-01 cond-mat.soft physics.bio-ph
Conformational properties of complex polymers: rosette versus star-like structures
聚合物大分子中多环的形成是核内染色质组织和DNA致密化的重要特征。我们分析了复杂聚合物结构的尺寸和形状特征，一般包含$f_1$环（花瓣）和$f_2$线性链（分支）。在高斯大分子连续模型的框架下，应用路径积分方法，得到了典型构象的回转半径$R_g$和非球面度$\hat{A}$随参数$f_1$，$f_2$的变化关系.特别是，我们的研究结果定性地揭示了星形拓扑结构的各向异性的程度相比，相同的总分子量的玫瑰花结结构。
2015-01-19 cond-mat.soft
Conformations, correlations, and instabilities of a flexible fiber in an active fluid
受细胞核染色质运动启发，本文提出了浸没在活性力偶悬浮液中的长柔性聚合物多尺度模型，发现由流体动力学和排列相互作用驱动的取向不稳定性，揭示了活性与被动组分通过流固相互作用实现大尺度自组织的机制。
2024-02-14 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Equilibrium phases and phase transitions in multicritical magnetic polymers
本文研究了由Ising自旋装饰的自避行走模型，通过平均场近似和Monte Carlo模拟发现了三个可调的平衡相及其多临界相变，并探讨了其在磁性聚合物和染色质生物物理学中的应用。
2025-03-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Statistical Properties of a Polymer Globule Formed during Collapse with the Irreversible Coalescence of Units
研究了溶剂质量急剧下降时聚合物链的崩溃。在塌缩期间，在空间中足够接近地出现的任何一对聚合物单元具有一定概率形成不可逆交联的可能性，从而防止形成簇之间的链材料的相互渗透。通过计算机模拟得到了不同尺度下具有不同空间链堆积的球状结构。它示出，在空间中的两个单体之间的接触的概率的依赖，其中S是单体之间的距离沿链，再现了一些以前在实验中观察到的三维染色质包装的分析的特征。分子内接触地图的聚类分析，使人们有可能表达的假设，有特征离散的层次结构水平的聚合物包装与数论起源的罕见事件统计和固有的个人地图内和染色体间的接触。
2019-11-06 cond-mat.soft
Nanorheology of active-passive polymer mixtures is topology-sensitive
我们研究了分散的纳米探针在纠缠的主动-被动聚合物混合物中的运动。通过比较两种结构的线性与非连接和非打结的圆形聚合物，我们证明了新的，丰富的物理出现。对于这两种聚合物结构，随着活性的增加和更多的能量被泵入系统，尺寸小于溶液的缠结阈值的纳米探针移动得更快。对于较大的纳米探针，一个令人惊讶的现象发生：而在线性的解决方案，他们移动定性如前，在主动-被动环解决方案纳米探针{ \it减速}相对于纯被动的条件。我们根据纳米探针与环混合物的冷组分的非平衡、拓扑依赖性缔合（聚类）来合理化这种效应，这让人想起最近发现的[Weber等人，物理修订版信函116，058301（2016）]标量主动-被动混合物中的相分离。我们的结论与细胞核中染色质的微观流变学的潜在联系。
2021-03-17 cond-mat.soft
Anomalous Long-range Hard-wall Repulsion between Polymers in Solvent Mixtures and Its Implication for Biomolecular Condensates
本研究通过变分理论量化溶剂混合物中两聚合物的相互作用，发现强聚合物-共溶剂亲和力导致单链凝聚体形成，并产生长程硬壁排斥，防止凝聚体合并，揭示蛋白质作为共溶剂稳定生物分子凝聚体的内在作用。
2025-02-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Physical entanglements mediate coherent motion of the active topological glass confined within a spherical cavity
受细胞核内染色体和最近发现的活性拓扑玻璃的启发，我们研究了长的非级联活性聚合物环的球形限制熔体。在没有活性的情况下，环表现出与染色质纤维相同的平均大尺度构象特性。在激活环上的连续单体片段后，由于活性增强的拓扑约束，系统到达玻璃态稳态。后者产生系统的相干运动，但由此产生的大尺度结构是不符合分形球模型。我们观察到微相分离的主动和被动段没有系统的趋势，在封闭的领域内的主动域的定位。我们发现，坦克踩踏的活性段沿环轮廓增强主动-被动相分离的状态下的活性拓扑玻璃时，扩散和构象松弛的环显着抑制。最后，虽然本模型的部分活性环是不兼容的大规模的染色质组织，我们的研究结果表明，活性增强的纠缠，导致促进内和染色体间的接触可能是相关的染色质结构在较小的尺度。
2021-07-24 cond-mat.soft physics.bio-ph
CTCF-mediated transcriptional regulation through cell type-specific chromosome organization in the β-globin locus
尽管染色质在哺乳动物基因调控中具有潜在的作用，但其在活细胞核小体水平之外的结构景观的基本原理仍然很不清楚。我们研究了包含β-珠蛋白基因的人类11号染色体1 Mbp区域的三维折叠，通过将由染色体构象捕获（3C）全面确定的绝缘子蛋白CTCF的成环相互作用整合到染色质的聚合物模型中。我们发现在红系细胞中CTCF介导的细胞类型特异性相互作用被组织成有利于已知在体内发生在β-珠蛋白基因座控制区（LCR）和基因之间的接触。在这些细胞中，模拟的β-珠蛋白结构域折叠成球状，LCR和活性珠蛋白基因位于外周。相比之下，在非红系细胞中，小球不太紧凑，很少但占主导地位的CTCF相互作用驱动基因远离LCR。这导致接触频率的降低，根据染色质的硬度和基因的精确定位，接触频率可以超过1000倍。我们的研究结果表明，CTCF接触的合奏功能影响控制元件和靶基因之间的空间距离，有助于转录所需的染色体组织。
2012-06-26 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Large fluctuations of disentaglement force and implications for polymer dynamics
本文研究了冷却对聚合物中解缠结力的影响，以及对单链拔出和聚合物动力学的影响。我推导出这些力的分布对温度的明确依赖性，这被发现表现出丰富的行为。最重要的是，它被证明是占主导地位的大的波动高达一定的温度$T_0$，可以确定从分子参数。这些波动对链摩擦的影响进行了分析，他们认为破坏传统的熔体为基础的模型，依赖于一个典型的链摩擦系数。讨论了粘度的第一性原理计算的直接含义。这量化了这种描述的有效性限制，如劳斯动力学和管模型，并铺平了道路，围绕玻璃化转变温度的聚合物动力学模型。
2001-08-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuations in DNA Packing Density Drive the Spatial Segregation between Euchromatin and Heterochromatin
本研究提出DNA包装密度波动驱动常染色质与异染色质分离，通过聚合物模型重现Hi-C区室模式，揭示非平衡自组织机制。
2025-05-26 cond-mat.soft q-bio.GN
A polymer model for the quantitative reconstruction of 3d chromosome architecture from Hi-C and GAM data
人们普遍认为，染色体在细胞核中的折叠对遗传表达有重大影响。例如，几个物种中的共调节基因已经被证明在空间中共定位，尽管它们在DNA序列上相距很远。在本文中，我们提出了一种新的方法来模拟活细胞中染色体的三维结构，基于高通量染色体构象捕获实验（Hi-C）和基因组结构作图实验（GAM）中测量的DNA-DNA相互作用。我们的方法采用了聚合物模型，并直接使用Hi-C和GAM实验中测量的接触概率，而不是估计基因组位点之间的平均距离。具体来说，我们的染色体作为一个高斯聚合物与谐波相互作用的模型，并提取最佳再现实验接触概率的耦合系数。与现有方法相比，我们给出了热力学平衡时接触概率的精确表达式。用我们的方法重建的高斯有效模型（GEM）再现实验接触具有高精度。我们还展示了如何布朗动力学模拟我们重建的GEM可以用来研究染色质组织，并可能提供一些线索，其动力学。
2020-04-28 cond-mat.soft q-bio.QM
How a single stretched polymer responds coherently to a minute oscillation in fluctuating environments: An entropic stochastic resonance
在细胞内，生物聚合物通常位于受限的流体环境中，例如，细胞骨架网络染色质中伸展的DNA。定量地了解它们如何利用其灵活性对微小信号做出最佳响应是至关重要的，通常，微小信号在时间上远离平衡波动。为此，我们分析研究了拉伸单半柔性链在振荡力或电场作用下的粘弹性响应及其随机共振。包括链段之间的流体动力学相互作用，我们评估的聚合物延伸的动力学相干响应的力或场。我们发现，在噪声强度（温度）的响应的功率放大因子可以达到最大的增长，随着链长的增加，指示的熵随机共振（ESR）。特别是对于一个带电链下的电场，我们发现，最大值也发生在一个最佳的链长，ESR的一个新的功能。的流体动力学相互作用被发现，以提高功率放大，代表独特的聚合物协同性的流体背景赋予尽管其过阻尼性质。对于慢振荡力，共振行为由最长波长的链波动解释。这种新的ESR现象表明生物聚合物如何在过阻尼环境中自组织，利用其灵活性和热波动。
2012-08-24 cond-mat.soft physics.bio-ph
The interplay between phase-separation and gene-enhancer communication: a theoretical study
本文研究了在染色质纤维的特定位点上相互作用的蛋白质系统中发生的相分离。这是通过广泛的分子动力学模拟的一个简单的聚合物模型，其中包括相互作用的球形粒子的调节蛋白质。我们的兴趣特别集中在相分离在形成分子聚集体中所起的作用，这些分子聚集体可以沿着DNA连接远端调控元件，如基因启动子和增强子。我们发现，由于结合分子和染色质之间的相互作用，系统的整体平衡态可以导致，在适当的条件下，取决于分子浓度，分子-分子和分子-DNA相互作用，形成相分离的分子团簇，允许调节位点之间的强大的接触。反之亦然，调节位点的存在可以促进相分离过程。不同的动力学制度可以产生增强子-促进剂接触，无论是通过在结合位点的簇成核或通过批量自发形成的介导簇，结合位点被连续吸引。这样的过程可以解释实验的活细胞成像数据测量监管网站之间的距离在时间的可能性也进行了讨论。
2020-10-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
From a melt of rings to chromosome territories: The role of topological constraints in genome folding
我们回顾正反两方面的假设，通用聚合物的拓扑约束的属性背后的染色质折叠在真核细胞中的许多方面。为此，我们回顾，首先，最近的理论和计算结果在聚合物物理学有关的集中，拓扑简单（unknotted和unlinked）链或链系统。其次，我们回顾了最近的实验发现与基因组折叠。在这些领域的理解是远远不够的，但我们显示如何看待他们在平行的新的光在这两个。
2014-01-17 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Understanding the dynamics of rings in the melt in terms of annealed tree model
计算了聚合物长环在无结环和无连接环熔体中的动力学性质。我们重新审视和推广众所周知的模型的环局限于一个晶格的拓扑障碍的光最近开发的Flory理论的未纠缠的环，映射每个环上的退火支化聚合物，并建立与每个环相关的骨干如下自避免，而不是高斯随机游走统计。我们发现环松弛时间和扩散系数与环长度的标度，以及应力松弛模量，零剪切粘度和均方平均位移的单个单体和环的质心的时间依赖性。我们的研究结果同意与所有可用的实验和模拟数据的环熔化误差酒吧，虽然到目前为止的数据的质量是不够的，以作出明确的判断，或反对退火树理论。最后，我们简要回顾了我们的研究结果和染色质动力学的实验数据之间的关系。
2014-09-04 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Time scale of entropic segregation of flexible polymers in confinement: Implications for chromosome segregation in filamentous bacteria
我们报道了在圆柱形约束中两个重叠链的分离的分子动力学模拟。我们发现，链之间的熵排斥可以足够强，导致隔离的时间尺度是短的扩散相比。这一结果表明，熵驱动力足够强，导致快速细菌染色体分离。
2007-09-07 cond-mat.soft
Structural origin of gap states in semicrystalline polymers and the implications for charge transport
我们用先进的X射线线形分析方法定量了一种高性能半结晶半导体聚合物的晶粒在π-π堆叠方向上的无序程度。利用第一性原理计算，我们得到了一个具有次晶无序的π-π堆积高分子链系统的态密度。我们发现，对于PBTTT的取向膜，次晶无序为7.3%。这种类型的障碍诱导的陷阱状态的尾巴，通过计算确定的宽度为~100 meV。这一发现同意以前的设备建模，并提供了物理理由的移动边缘模型。
2011-01-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Single-molecule force spectroscopy with photoluminescent semiconducting polymers: Harnessing entropy
我们讨论了最近的实验突破的影响，它使用荧光掺杂的柔性半导体聚合物，构建一个单分子传感器，可以检测超弱力的分子环境中，灰度下降到300毫微微牛顿。
2018-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Conformation of single-stranded RNA in a virus capsid: implications of dimensional reduction
树状聚合物在封闭体积中的统计力学与RNA病毒中基因组的包装有关。利用这个系统的大配分函数映射到两个较少的空间维度中的硬核气体的统计力学上，并利用为评价一维硬棒气体的平衡性质而开发的技术，我们展示了如何确定两个壁之间的有根排除体积应力的集合的密度和其他关键性质，在存在和不存在一维外部电势的情况下。我们发现，有点令人惊讶的是，在关键量的情况下，排除体积的统计力学，随机支化聚合物映射到一个不受限制的线性聚合物的相应问题。
2008-04-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.SC
Enhancement of coil--stretch hysteresis by self-concentration in extensional flows, and its implications for capillary thinning of liquid bridges of dilute polymer solutions
粘弹性聚合物稀溶液拉伸流动中的螺旋-拉伸转变与分子构象和流变光学性质的强滞后有关。在无限稀释时，滞后是由未变形的各向同性聚合物线圈和高度拉伸的构象之间的摩擦阻力系数的巨大差异引起的。在滞后制度的低延伸率，拉伸分子渗透更大的体积比平衡线圈，因为流动太弱，抑制横向波动。在聚合物浓度远小于c*（平衡线圈的常规临界重叠浓度）时，这种拉伸构象发生分子间重叠。因此，对于浓度c < c* 的范围，分子内流体动力学相互作用可以在拉伸构象中被显著地筛选。基于“斑点”概念的尺度参数在这里被用来论证拉伸状态阻力系数可以在稀态下随着浓度的增加而强烈增长。哑铃模型与构象依赖的阻力模型被用来预测伴随着强烈的增强线圈拉伸滞后浓度的增加，在稀制度。这种延伸流引起的自集中导致在c* 附近的滞后效应的最大值，其在半稀释状态中逐渐减小，其中各向同性线圈中的屏蔽减小了拉伸和盘绕状态之间的阻力系数的差异。结果表明，Clasen等人（2006年）观察到的聚合物溶液液桥中毛细管变薄动力学的浓度依赖性提供了自浓缩增强线圈拉伸滞后的直接证据。
2014-04-27 cond-mat.soft
Polymers with spatial or topological constraints: theoretical and computational results
在这篇评论中，我们提供了一个有组织的总结的理论和计算结果，可用于聚合物的空间或拓扑约束。由于该主题的跨学科性质，我们提供了一个可访问的，非专业的介绍主要拓扑概念，聚合物模型和理论/计算方法，用于调查密集和纠缠的聚合物系统。本文的主要内容是：（i）空间限制对一个或多个高分子链的平衡拓扑纠缠的影响;（ii）具有固定拓扑态的高分子链的度规和熵性质。这些问题具有重要的技术应用和生命科学的影响。这两个方面，特别是后者，都有充分的报道。一些选定的开放的问题，最后强调。
2011-05-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Topological localisation and motility of active knots
SUPA, School of Physics and Astronomy（苏格兰物理与天文学超级学院）；Department of Physics and Astronomy, University of Padova and Sezione INFN（帕多瓦大学物理与天文学系及INFN分部）
研究活性环形聚合物中纽结类型对非平衡行为的定性影响，发现环面纽结去局域化膨胀而扭结收紧局域化，归因于切场的对称性差异，并揭示拓扑控制内禀动力学和涌现运动。
2026-06-29 cond-mat.soft
Geometry and topology of knotted ring polymers in an array of obstacles
我们研究打结的聚合物在平衡与一系列的障碍模型限制在凝胶或浸泡在熔体中。我们发现了一个交叉的几何和拓扑行为的聚合物。当聚合物的回转半径$R_G$和包含结的区域的回转半径$R_{G,k}$与障碍物之间的距离b相比很小时，结是弱局部化的，并且$R_G$在良好溶剂中以取决于结类型的幅度缩放。在$R_G > b > R_{G,k}$的中间状态下，聚合物的几何形状变为支化。当$R_{G,k}$超过b时，结离域并且也变成分支。在该方案中，$R_G$与线结类型无关。我们讨论了这种行为的影响，凝胶电泳实验打结的DNA在弱场。
2010-04-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Transport of probe particles in polymer network: effects of probe size, network rigidity and probe-polymer interaction
微观参数对不同复杂环境中探针粒子动力学的影响的基本认识具有广泛的意义。例子包括蛋白质在生物水凝胶，多孔介质，聚合物基质等的扩散在这里，我们使用广泛的分子动力学模拟，以研究在一个聚合物网络上的钻石晶格，提供大量的拥挤模拟细胞环境的探针粒子的动态。我们的模拟表明，探针的动力学越来越受到限制，非高斯和subdiffusive增加网络的刚性，结合亲和力和探针的大小。此外，由于粘弹性和周围网络的束缚，速度自相关函数呈现负向下降。这些观察结果与一般实验结果一致。令人惊讶的是，对于尺寸与筛目尺寸相当的探针颗粒，已经观察到无限制的运动吞没大的长度尺度。这种情况发生在更灵活的聚合物网络中，它很容易被更大的探针推动。我们的研究给出了在不同背景下遇到的探针在凝胶状介质中运输的一般定性图片。
2019-09-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Jamming under tension in polymer crazes
利用分子动力学模拟研究了一种独特的扩展阻塞态。张力将许多玻璃状聚合物从致密的玻璃转变为纤维和空隙的网络，称为银纹。聚合物之间的缠结和链间摩擦在体积固定增加后堵塞系统。在密集的堵塞系统中，力的分布是指数的，但它们是拉伸的而不是压缩的。力的广泛分布对原纤维断裂和银纹的极限强度具有重要意义。
2002-10-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Depletion-Induced Forces and Crowding in Polymer-Nanoparticle Mixtures: Role of Polymer Shape Fluctuations and Penetrability
耗尽力和大分子拥挤控制着生物细胞中生物聚合物的结构和功能以及聚合物纳米复合材料的性能。为了隔离和分析聚合物的形状波动和穿透性对耗尽引起的相互作用和拥挤的纳米粒子的影响，我们建模聚合物作为有效的可穿透的椭球体，其形状波动根据一个理想的随机游走的回转张量的特征值的概率分布。在这个模型中，我们应用蒙特卡罗模拟方法来计算耗尽诱导的平均力之间的潜力硬纳米球和拥挤诱导的形状分布的聚合物在蛋白质的限制，其中聚合物线圈可以很容易地被较小的纳米球穿透。通过比较从椭球和球形聚合物模型的预测聚合物场论和自由体积理论的模拟耗尽电位，我们表明，聚合物耗尽诱导的相互作用和拥挤敏感地依赖于聚合物的形状和渗透性，与体热力学相行为的重要影响。
2015-12-31 cond-mat.soft
Design Principles for Programmable Topological Soft Networks
The University of Edinburgh（爱丁堡大学）；University of Padova（帕多瓦大学）
本研究通过分子动力学模拟，提出三种控制模式（缠结移动性、几何约束、动态重接线），将拓扑凝胶转化为可编程软材料，并揭示微观缠结动力学与宏观机械功能的设计原理。
2026-10-07 cond-mat.soft
Correction of Doi-Edwards' Green Function for a Chain in a Harmonic Potential and its Implication for the Stress-Optical Rule
本文给出了二维各向异性谐振势中高分子链的修正格林函数。该格林函数是Doi和Edwards首先导出的描述被限制在周围缠结聚合物的管状域中的聚合物链的修改版本[J. Chem. Soc. Farad. II 74（1978）1802]。与Ianniruberto和Marrucci（IM）在应用Doi-Edwards Green函数[J. Non-Newtonian Fluid Mech.79（1998）225]时发现的结果相反，我们发现，如果使用校正的Green函数，则对于任何圆形或椭圆形管势，都违反了应力光学规则。违反是由于存在的虚拟弹簧，以限制在管中的链，而不是各向异性的限制潜力。另一方面，土井和爱德华兹使用他们的格林函数仅用于估计沿原始路径的单体密度，我们发现只有一个小的修正。由于他们没有将其用于流变学计算，因此应力-光学规则对于Doi-Edwards模型似乎是安全的。
2013-02-21 cond-mat.soft
Threading Dynamics of Ring Polymers in a Gel
我们进行大规模的三维分子动力学模拟的未连接和unknotted环聚合物扩散通过背景凝胶，这里是一个三维立方晶格。利用这种架构，我们提出了一种新的方法来明确识别和量化环间线程（渗透），并将这些与环聚合物的动态。我们发现，无论是线程的数量和持续时间的增加与链的长度，最终导致一个扩展网络的环间渗透。我们讨论了这些研究结果的可能出现的拓扑堵塞状态的非常长的环的影响。
2014-06-30 cond-mat.soft
Thermodynamic driving forces in contact electrification between polymeric materials
本研究通过全原子分子动力学模拟，基于水合离子自由能预测聚合物接触起电的电荷转移方向，证实热力学驱动的离子转移对其有重要影响，为接触起电机制提供了分子层面的新证据。
2023-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
