Test of a simple and flexible molecule model for alpha-, beta- and gamma-S8 crystals
S_8是元素硫在常压和400 K以下的固液相中最稳定的化合物。在此热力学参数范围内，S8的三个晶相已被清楚地确定，尽管尚未对其相图进行计算。α-和γ-S8是取向有序的晶体，而β-S8被测量为取向无序的。本文通过一系列的分子动力学（MD）模拟，对S8晶体的相图进行了分析。在恒压-恒温系综中进行计算，使用能够再现结构相变的算法。
1999-11-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A sparcely confined water molecules undergoing finite-time thermodynamic processes
大量的水分子各自被放置在相距很远的晶格上，使得它们彼此之间的相互作用非常弱，并且与温度为$T$的热浴接触。沿$z$轴向这些分子施加强静电场$E_{0}$，产生三个能级分裂能量值。在$τ$平面中施加的作用有限时间的弱AC电场引起三个能级之间的跃迁。该弱AC场用作协议$ζ(t)$，其在$t=0$处接通并且在$t=τ$处断开。通过该协议，系统从初始热力学平衡状态$F(T,0)$变为在时间$t=τ$关闭AC场时记录的非平衡状态$F_{non-equil}(T, τ)$。再次接通AC场，并使其作用相同的有限时间量$τ$，并且当AC场断开时记录其非平衡状态$F_{non-equil}(T, τ)$。相同的循环过程被重复多次。这个有限时间非平衡过程的可用数据使我们能够提取平衡热力学量，如自由能，这就是我们所说的Jarznski等式及其与热力学第二定律的关系。得到了最佳条件下三能级系统的功分布。此外，系统的平均工作作为$ω$的函数和时间周围的最佳频率进行评估，其中$ω$是交流电场的频率。
2022-07-29 cond-mat.stat-mech
Unifying thermodynamic and kinetic descriptions of single-molecule processes: RNA unfolding under tension
我们使用介观非平衡态热力学理论来描述RNA在张力下的展开。该理论引入了反应坐标，表征了分子中每个键的连续状态。考虑的展开是如此之慢，以至于人们可以假设反应坐标空间中的局部平衡。在高序贯势垒的准平稳极限下，我们的理论给出了最近提出的序贯阶跃模型的主方程。非线性开关动力学之间的开放和关闭状态。我们的理论统一了热力学和动力学的描述，并提供了一个系统的程序来表征展开过程的动力学
2007-09-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Modeling single-molecule stretching experiments using statistical thermodynamics
针对单分子拉伸实验中包含拉伸装置导致难以获得解析解的问题，应用双重渐近正确的统计热力学理论，为包含分子和装置的完整模型系统开发了精确近似，并通过自由连接链模型和聚乙烯链分子动力学计算验证了其准确性。
2024-01-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermodynamic properties of rod-like chains: entropic sampling simulations
在这项工作中，我们应用熵抽样模拟的三态模型，它具有精确的解决方案，在微正则和巨正则系综。我们考虑$N$链放置在一维晶格上，使得每个位点可以呈现三种状态之一：空的（状态1），具有能量为零的单个分子（状态2），以及具有能量为$\varepsilon$的单个分子（状态3）。每一个分子，我们在这里将其视为二聚体，由两个单体组成，通过一根杆彼此连接。得到了二聚体的内能、密度和比热等热力学性质随温度的变化关系，并通过熵抽样模拟成功地验证了微正则系综和巨正则系综的分析结果.
2016-05-17 cond-mat.stat-mech
Dynamic Stability and Thermodynamic Characterization in an Enzymatic Reaction at the Single Molecule Level
在这项工作中，我们研究，在单分子水平上，包括限速步骤的酶促反应的热力学和动力学特性。我们调查如何稳定的酶状态的稳态概率分布，反应速度，其能量转换效率取决于系统参数。在这项研究中，我们采用了最近推出的形式主义进行多尺度连续时间离散状态随机系统的热力学分析。
2011-05-27 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.SC
Far-from-Equilibrium Measurements of Thermodynamic Length
热力学长度是将长度概念推广到热力学状态表面的路径函数。在这里，我们展示了如何测量热力学长度在远离平衡的单分子实验中使用的工作波动关系。对于这些微观系统，它被证明是必要的定义的热力学长度的Fisher信息。因此，热力学长度可以直接与平衡附近的波动幅度有关。功涨落关系将系统在受到外界扰动时的功和自由能的变化联系起来。我们使用这个结果来确定平衡平均值在中间点的协议中，系统是不平衡的。这使我们能够扩展贝内特的方法，以确定潜在的平均力，以及热力学长度，在单分子实验。
2008-07-03 cond-mat.stat-mech
Non-equilibrium thermodynamics in a single-molecule quantum system
热力学探针可以用来推导纳米尺度量子系统的微观内部动力学。已经提出了几种基于电荷输运测量的直接熵测量协议，并在实验上应用于单电子器件。迄今为止，这些方法依赖于纳米级量子系统及其环境之间的（准）平衡条件，这仅构成可用实验条件的一小部分。在本文中，我们建立了一个热力学分析方法的基础上随机热力学，这是有效的远离平衡条件，适用于广泛的单电子器件，并允许我们找到的纳米器件的电荷状态之间的熵的差异，以及任何选择规则的电子转移的特性。我们将这种非平衡熵测量协议应用于单分子器件，其中内部动力学可以通过两位点哈伯德模型描述。
2022-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Structural and thermodynamic properties of fluids whose molecules interact via one-, two-, and three-step potentials
流体的结构和热力学性质的分子相互作用，通过潜在的硬核加上一个方井，一个方肩，和第二个方井，被认为是。这些属性是通过使用（半解析）的有理函数近似方法作为一个特殊的情况下，更一般的配方提供较早的涉及潜在的硬核加上$n$分段常数部分。与最近的模拟数据的结果比较证实了该方法的实用性。
2022-08-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermodynamic and Dynamic Anomalies for Dumbbell Molecules Interacting with a Repulsive Ramp-Like Potential
采用碰撞驱动离散分子动力学（DMD）方法，研究了由500个哑铃分子组成的系统在一个由等大小的$n$台阶组成的纯排斥斜坡型离散势作用下的热力学和动力学行为.我们比较了这两个系统的行为，$n = 18$和$n = 144$步骤。每个系统都表现出热力学和动力学异常，密度最大值和平移和旋转迁移率显示异常行为。从非常稠密的系统开始并降低密度，两种迁移率首先增加，达到最大值，然后减少，达到最小值，最后增加;这种行为类似于SPC/E水的行为。在压力-温度平面中的平移和旋转的流动性异常的区域强烈地依赖于$n$。与大多数液体的行为相反，平移扩散系数和取向相关时间的乘积随温度而增加。
2006-03-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Quantitative Connection Between Ensemble Thermodynamics and Single-Molecule Kinetics: A Case Study Using Cryogenic Electron Microscopy and Single-Molecule Fluorescence Resonance Energy Transfer Investigations of the Ribosome
在平衡状态下，可以通过许多技术从生物分子能量景观中提取热力学和动力学信息。然而，虽然静态，合奏技术产生热力学数据，往往只有动态，单分子技术可以产生动力学数据，描述过渡态的能量障碍。在这里，我们提出了一个广义框架的基础上停留时间分布，可用于连接这样的静态，合奏技术与动态，单分子技术，从而表征能量景观更高的分辨率。我们证明了这个框架的实用性，通过将其应用于低温电子显微镜（cryo-EM）和单分子荧光共振能量转移（smFRET）的研究细菌核糖体前易位复合物。在其他好处中，这个框架的应用这些数据解释了为什么两个短暂的，中间构象的前易位复合物，这是在冷冻EM研究中观察到的，可能不会在几个smFRET研究中观察到。
2017-05-29 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.chem-ph
Visualization and thermodynamic encoding of single-molecule partition functions
分子态的包络平均是实验测定热力学量的基础。一个特殊的情况下发生的单分子的调查平衡条件下，自由能，熵和焓在有限的温度是具有挑战性的，以确定与整体平均单独。在这里，我们提供了一种方法来访问单分子热力学，通过将单个分子限制在二维金属有机纳米网的纳米级孔中，在那里我们使用温度控制的扫描隧道显微镜直接记录有限温度时间平均统计权重。所得到的图案代表一个真正的空间平衡概率分布。我们将此分布与配分函数投影相关联，以通过计算建模来评估空间分辨的热力学量。所提出的基于分子动力学的玻尔兹曼加权模型能够高精度地再现实验观察到的分子状态。通过计算机定制的能量景观，我们证明了不同的概率分布可以在不同的温度下加密。这种调制提供了将信息编码和解码到位置-温度空间或实现纳米级热探针的手段。
2014-07-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Single-molecule Automata: Harnessing Kinetic-Thermodynamic Discrepancy for Temporal Pattern Recognition
本文提出一种单分子计算机理论框架，通过引入能量海景概念并利用折叠动力学中的动力学-热力学差异，使含N个二态单元的线性聚合物可作为确定性有限自动机执行时间模式识别，为分子尺度计算及生物传感、智能药物递送等应用开辟新途径。
2024-09-29 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Thermodynamic and kinetic aspects of RNA pulling experiments
最近的单分子拉伸实验表明，如何使用光镊力显微镜操纵RNA分子是可能的。我们研究了一个极小模型的实验装置，其中包括一个RNA分子连接到两个聚合物（手柄）和一个珠子，被困在光学电位，连接到其中一个手柄。最初，我们专注于以合作方式展开的小单域RNA分子。该模型定性地再现了实验结果，并允许我们调查的珠和处理的展开反应的影响。我们的模型的一个主要组成部分是考虑适当的统计系综和相应的热力学势描述系统中的热波动。然后，我们研究了几个相关的问题，从实验数据中提取热力学信息。接下来，我们使用动力学模型研究动力学。最后，我们解决了更普遍的问题，一个多结构域RNA分子与Mg 2 +-三级接触，以顺序的方式展开，并提出技术来分析断裂力数据，以获得可靠的动力学参数，每个域的特征。
2004-05-05 cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Thermodynamic geometry of minimum-dissipation driven barrier crossing
我们探讨了一个简单的系统，模拟单分子力延伸实验中的核酸发夹的动力学的热力学几何。接近平衡，最佳（最小耗散）驱动协议由广义线性响应摩擦系数。我们的分析和模拟表明，驱动协议的摩擦系数在亚稳态区域之间的界面处急剧上升，这导致最小耗散协议在亚稳态盆地内快速驱动，但随后在界面处停留最长时间，使热波动最大时间将系统踢过障碍。直观地说，相同的原理一般适用于自由能估计（在操纵分子动力学模拟和单分子实验），提供了一个设计原则的随机对象之间的有效耦合的建设，并作出预测进化的生物分子马达的建设。
2016-11-03 cond-mat.stat-mech
Polyformer: a generative framework for thermodynamic modeling of polymeric molecules
PsiDagger；Department of Physics and Astronomy, University of Pittsburgh（物理与天文学系，匹兹堡大学）；Department of Chemistry and The PULSE Institute, Stanford University（化学系和PULSE研究所，斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）
Polyformer 是一种生成框架，用于热力学建模聚合物分子。该框架同时解决分子折叠、构象集合及温度变化对构象集合的影响问题，通过蛋白质域的实验验证显示出与分子动力学轨迹的良好一致性。
2026-04-15 cond-mat.stat-mech cs.LG q-bio.BM
Endpoint thermodynamics of an atomic Fermi gas subject to a Feshbach resonance
在有限温度热平衡假设下，研究了阱中原子费米气体的熵、动能、势能和相互作用能。费什巴赫共振可以使费米子配对成双原子分子。计算了这种分子与未配对原子的混合物的熵和能量，与最近的实验有关的分子玻色-爱因斯坦凝聚体以这种方式产生。结果表明，从温度为$T= 0.1 T_F^0$的费米气体开始，其中$T_F^0$是非相互作用费米温度，可以产生温度为$T \lesssim 0.01 T_F^0$的极冷简并费米气体而无需进一步蒸发冷却。这需要共振的绝热通过，随后突然移除未配对的原子，以及绝热返回。我们还计算了相互作用能的动能，一个简单的实验信号，可用于确定温度的原子，并表示冷凝的分子的比率。
2004-05-19 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics of polymer adsorption to a flexible membrane
我们分析了接枝到有吸引力的柔性表面上的单个聚合物链的结构行为。我们的模型是由一个粗粒度的珠和弹簧聚合物和拴系膜。通过广泛的并行回火蒙特卡罗模拟，它表明，该系统表现出丰富的相行为，从高度有序，紧凑的扩展随机线圈结构和从解吸到完全吸附，甚至部分嵌入的构象。这些研究结果总结在伪相图中，指示作为外部参数温度和聚合物-膜相互作用强度的函数的主要类别的构象。通过与吸附到一个刚性的膜表面的比较，它表明，膜的灵活性引起定性的新的行为，如吸附构象的拉伸。
2011-09-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Single molecule thermodynamics of ATP synthesis by F$_1$-ATPase
F $_\mathrm{o}$ F $_1$ -ATP合酶是几乎所有细胞中合成ATP的工厂。其核心机制是亚复合物F $_1$ -马达（F $_1$ -ATP酶），并进行可逆的机械化学偶联。分离的F $_1$ -马达水解ATP，这伴随着其中心$γ$ -轴的单向旋转。当施加强大的反扭矩时，$γ$ -轴沿相反方向旋转，并驱动F $_1$ -马达合成ATP。这种机械到化学的自由能转换是多步骤细胞ATP合成途径的最后和中心步骤。在这里，我们确定了利用的F $_1$ -马达的机械功的量合成的ATP分子在强制旋转过程中使用的方法相结合的非平衡理论和单分子测量响应外部扭矩。我们发现，即使在远离准静态过程的旋转过程中，电机的内部耗散也可以忽略不计。
2015-01-16 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.SC
Thermodynamic bounds on generalized transport: From single-molecule to bulk observables
本研究证明d维非平衡系统中可微标量可观测量的输运上限由总熵产生与微观坐标拉伸程度的乘积决定，建立了适用于多种动力学的广义速度极限，填补热力学推断空白，可用于单分子及体相实验的热力学分析。
2024-06-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech math-ph
Modelos de interacción no-conformal y termodinámica de fluidos polares
本文提出一种用于极性分子的简单模型势，能准确预测 SM 和 2CLJ 流体的第二维里系数、临界温度及气液平衡性质，并揭示了势能形状与热力学性质之间的关联。
2023-11-30 cond-mat.stat-mech
Statistical mechanics of glass transition in lattice molecule models
为了研究有限维玻璃化转变的统计力学，提出了晶格分子模型。模型中的分子由硬Wang瓦片表示，其密度由化学势控制。从理论上构造了无限系列的不规则基态。通过定义一个玻璃序参量作为与每个基态重叠的集合，在立方晶格上的层状Wang tiles模型中发现了向玻璃相的热力学转变。
2011-05-24 cond-mat.stat-mech
Coupling different levels of resolution in molecular simulations
模拟方案，允许改变分子表示的模拟盒的子体积，同时保持与周围的平衡引入概念的热力学一致性的问题。在这项工作中，我们提出了一个一般计划的基础上，热力学参数，确保热力学平衡的分子之间的不同表示。该算法的鲁棒性进行了测试的两个例子，即自适应分辨率模拟，原子/粗粒度，液体的四面体分子和自适应分辨率模拟的四面体分子和球形溶质的二元混合物。
2009-08-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ensemble Inequivalence in Single Molecule Experiments
在散装系统的主要热力学量的计算导致相同的期望值的热力学极限，无论选择的统计合奏。单线性分子仍然可以被视为统计系统，其中热力学极限由无限长的链表示。不同的合奏之间的等效性问题并不明显，并已在文献中得到解决，有时得出相互矛盾的结论。我们通过研究两种不同链模型的系综差异的标度特性来解决这个问题，作为聚合度的函数。通过表征的标度行为的差异之间的等张（吉布斯）和等距（亥姆霍兹）系综在过渡从低拉伸到高拉伸制度，我们表明，系综等价不能达到宏观链在低力制度，我们的特点从不等价的过渡到等价制度。
2009-05-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Complementary aspects of non-equilibrium thermodynamics
生物分子是活性剂，因为它们消耗能量来执行任务。然而，标准的理论描述只考虑系统外功代理。例如，涨落定理不允许涨落分子之间的功交换。这一传统使“通过功起作用”这一活性剂的基本特征得不到适当的热力学考虑。在这里，我们研究考虑内部工作的热力学。我们发现了一组互补的关系，捕获生产的自由能在分子间的相互作用，同时遵守热力学第二定律。这种热力学描述与传统的热力学描述形成鲜明对比。一个公理的选择是否一个对待一部分哈密尔顿作为“内部工作”或“内部能源”决定了这两个互补的描述之间的双重体现。我们说明，通过检查变构过渡和单分子荧光共振能量转移测量的蛋白质，互补集是有用的，在确定工作内容的实验和数值观察。
2019-11-15 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.chem-ph
Thermodynamics of Quantum Heat Bath
介绍了量子热浴的热力学模型。在假设熔池分子具有多个自由度和弱相互作用的条件下，给出了在热力学极限下熔池状态方程的一般推导。浴的温度和比能之间的关系取决于（i）分子的光谱性质，和（ii）代表性分子的状态空间上的概率测度的选择。所获得的结果说明了分子成分的微观特征如何决定浴的宏观热力学性质。因此，我们的发现可以用来比较量子系统平衡态的不同假设的优点。两个例子的概率测度的合理选择被认为是详细的。
2016-08-12 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Investigating the thermodynamics of small biosystems with optical tweezers
我们提出了两个例子，说明如何单分子实验技术应用于生物系统可以洞察到的平衡和非平衡介观热力学范围内的问题。第一个例子是一个大分子的自由能景观的映射，第二个克鲁克斯的波动定理的实验验证。在这两种情况下，实验装置包括光学镊子和DNA分子。
2009-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Thermodynamic limits to energy conversion in solar thermal fuels
太阳能热燃料（STFs）是一种非传统的太阳能转换和储存的范例，正引起人们的新的关注。在这个概念中，材料吸收阳光并通过诱导的结构变化以化学方式储存能量，随后可以逆转以释放能量作为热量。一个例子是偶氮苯分子，其具有顺-反光异构化与这些属性，并可以通过化学取代和连接到模板，如碳纳米管，小分子，或聚合物进行调整。通过类比的Shockley-Queisser限制的photoprophics，我们分析了STFs的最大可达到的效率从基本的热力学考虑。微观可逆性提供了一个约束的量子产率的光异构化由于荧光，无论细节的光化学。我们强调的重要性，分析的自由能，而不仅仅是焓，亚稳分子，并找到一个转换为存储的化学能等于肖克利-奎瑟限制的效率限制。从最近的高吞吐量搜索的STF候选人进行了分析的效率限制。
2018-11-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Thermodynamics of interacting magnetic chain molecules
Department of Nuclear and Particle Physics, Faculty of Physics, National and Kapodistrian University of Athens（雅典国立卡波蒂斯坦大学物理学院核与粒子物理系）
该研究针对含任意数量磁活性原子的链状磁体，用平均场方法推导其热力学，发现其相结构随耦合强度变化，长链的磁化态对应扭结孤子，还分析了端杂质引发的边界态。
2026-10-09 cond-mat.stat-mech hep-th math-ph
Conducting transition analysis of thin films composed of long flexible macromolecules: Percolation study
用分子蒙特卡罗方法模拟了单组分线性均质高分子膜中标记物质的渗流和临界现象，研究了这些导电跃迁和临界现象与热运动（即自发迁移率）和分子外拓扑约束的关系.包含拓扑约束和/或由固定粒子组成的系统，例如晶格模型和化学凝胶化，在传统的逾渗工作中进行了研究。在传统的格子模型中，随机分布的粒子的坐标仅限于离散的格子点。此外，每个粒子在空间上固定在分布位置，这导致在时间上不变的网络结构。虽然化学凝胶中的每个聚合物都可以在连续空间中自发运动，但当交联反应结束时，网络结构是固定的。与这些常规系统相比，本系统中的所有分子在连续空间中自由移动并自发扩散。本分子的网络结构继续动态变化。在这里检查这种动态网络结构的渗流和临界现象。我们发现，这些现象也发生在本系统中，和普适类和渗流阈值是独立的分子外拓扑约束。
2019-07-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Twist versus Nonlinear Stacking in Short DNA Molecules
双螺旋的变性是基本生物学功能的模板，例如涉及局部波动开口形成的复制和转录。在介观哈密顿模型的框架下研究了DNA的异质短序列，即$\sim 100$碱基对的变性转变，该模型考虑了分子的螺旋几何形状。讨论了路径积分方法应用于分子物理性质预测分析的理论背景。相对于基态的碱基对位移被视为路径，其温度依赖的幅度由热波长。在任何温度下，碱基对路径的集合都是按照模型势和热力学第二定律来选择的。配分函数结合了碱基对热波动的影响，其在接近变性时变得更强。这种转变表现为从富含腺嘌呤-胸腺嘧啶碱基对的分子片段开始的渐进现象。计算平衡热力学，我们专注于扭转的互补链的分子轴和非线性堆积势之间的相互作用：它表明，后者影响的熔融配置文件，只有当旋转自由度包括在哈密顿量。使用阶梯哈密顿模型的DNA互补链在预熔化制度的质疑。
2014-04-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Competing thermodynamic and dynamic factors select molecular assemblies on a gold surface
控制表面吸附的分子自组装成纳米结构需要了解跨多个长度和时间尺度的物理机制。通过结合扫描隧道显微镜与层次从头算和统计力学模型的1，4-取代苯二胺（BDA）分子吸附在金（111）表面上，我们表明，显然简单的纳米结构选择的一个微妙的竞争的热力学和动力学。可能的BDA纳米结构的收集机械稳定的氢键，相互作用的分子间力，表面调制，和组装动力学选择在低温下的一个特定的子集：低自由能取向的单体的线性链，和高自由能支链。
2013-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Anisotropic molecular coarse-graining by force and torque matching with neural networks
本文提出一种基于力与力矩匹配的神经网络粗粒化方法，通过各向异性粒子建模凝聚相分子体系，在苯和六噻吩上以更低计算成本实现了接近全原子精度的结构与相变预测。
2023-01-26 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Trade-offs and thermodynamics of energy-relay proofreading
本研究分析Hopfield能量中继校对机制在保真度、速度与熵产生间的权衡，发现其可在三种区域运行，混合区出现动态相变，纯中继区在能量上优于标准动力学校对。
2024-03-12 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Quantum Maxwell's Demon in Thermodynamic Cycles
从量子力学的角度描述了Maxwell 'sDemon（MD）的位置测量、壁的插入和信息擦除，研究了MD在热力学循环中做功的物理机制。热机的例子是一个分子被限制在一个无限深的平方势插入一个可移动的固体壁，而MD被建模为一个两级系统（TLS）的测量和控制的分子的运动。发现具有量子相干性的分子动力学或在比粒子热浴温度低的温度下，将增强系统加上分子动力学所形成的整个工作物质对外做功的能力。这一观察结果表明，MD的作用本质上是驱动整个工作物质偏离平衡，或等效地以有效温差工作。对该模型的深入研究揭示了有限尺寸对Szilard热机热力学极限的影响，这与Szilard热机的一般理论相悖。详细计算了量子SHE的效率，证明了热力学第二定律的正确性。
2010-09-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic inference from noisy single-molecule time series
Northwestern University（西北大学）；Rice University（莱斯大学）；University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
研究有限空间和时间分辨率对从噪声单分子轨迹推断熵产生的影响，证明两种估计策略均给出真实熵产生的下界，并发现非马尔可夫估计器的优势及时空分辨率的非平凡相互作用。
2026-06-23 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.chem-ph
Thermodynamics of structure-forming systems
结构形成系统在自然界中是普遍存在的，从原子构建分子到胶体两亲粒子的自组装。对这些系统的基本热力学的理解仍然是一个重要的问题。在这里，我们推导出的熵的结构形成系统，不同于玻尔兹曼-吉布斯熵的一个术语，明确捕捉集群状态。对于大系统和低浓度，该方法是等效的巨正则系综，对于小系统，我们发现显着的偏差。我们导出了结构形成系统的详细涨落定理和Crooks功涨落定理。粒子自组装理论的连接进行了讨论。我们将结果应用于几个物理系统。本文给出了用Kern-Frenkel势描述的片状粒子的相图。我们证明了具有分子结构的Curie-Weiss模型存在一级相变。
2021-01-27 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Applications of Classical and Quantum Algebras to Molecular Thermodynamics
李代数和量子代数技术用于分析分子和固体的热力学性质。局部非谐效应由与$su(2)$代数相关的Morse型势描述。根据模型参数，导出了振动高温配分函数和相关的热力学势。介绍了非谐玻色子的量子类似物--$q$ -玻色子，并将其用于描述分子和固体的非谐性质。结果表明，量子形变参数与非谐玻色子的固定数目和非谐势的形状有关。在$q$是单位根的情况下，给出了$q$ -玻色子的一种新的代数实现.这种实现表示具有周期性边界条件的线性晶格的对称性。
2002-01-15 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Grand Canonical Adaptive Resolution Simulation for Molecules with Electrons: A Theoretical Framework based on Physical Consistency
本文提出了一个处理含电子和核的开放分子系统的理论方案。这个想法是基于嵌入在经典分子库中的量子区域的大正则描述。量子区的电子性质计算在恒定的电子化学势等于相应的（大）体系统在全量子水平处理。相反，量子区域和经典环境之间的分子交换发生在宏观热力学条件的化学势下。提出了一种处理经典环境的巨正则自适应分辨方案，该方案可以根据统计力学和热力学的第一性原理处理分子交换问题。整体方案是建立在物理一致性的基础上，与相应的定义的数值控制的近似隐含的耦合标准。鉴于广泛的专业知识所需的，这项工作的目的是提供指导原则的建设一个良好的基础计算协议的实际多尺度模拟从电子到介观尺度。
2017-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Faster uphill relaxation in thermodynamically equidistant temperature quenches
我们发现了一个不可预见的不对称的松弛-一对等间距的温度淬火，一个从较低的温度和其他从较高的温度，在环境温度下的松弛速度更快的情况下，前者。我们证明了这一发现的手两个完全可解的多体系统相关的背景下，单分子和示踪粒子动力学。我们证明，近稳定的最小值，并为所有二次能源景观，这是一个普遍的现象，也存在于一类非马尔可夫观测探测单分子和粒子跟踪实验。这种不对称性是具有光滑单阱势的可逆过阻尼扩散系统的一般特征，并且当猝灭主要干扰阱内平衡时发生在多阱景观中。我们的研究结果可能是相关的随机热机的优化。
2022-06-17 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
