Statistical Mechanics of Semiflexible Bundles of Wormlike Polymer Chains
我们证明了一个半柔性束的蠕虫状链表现出状态依赖的弯曲刚度，从根本上改变其缩放行为相对于标准的蠕虫状链。我们探讨了蠕虫状束在隔离，交联网络，和在溶液中的平衡构象和力学行为。
2007-07-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermal Fracture Kinetics of Heterogeneous Semiflexible Polymers
聚合物链的断裂和切断在纤维材料的失效和细胞内细丝的调节周转中起着关键作用。使用连续蠕虫状链模型，我们调查断裂的半柔性聚合物通过热弯曲波动，专注于长丝的灵活性和动力学的作用。我们的研究结果突出了一个以前不受重视的后果，在长丝中的机械不均匀性，这提高了热碎裂的速度，特别是在限制阻碍链端的运动的情况下。虽然一般适用于半柔性链与不同的弯曲刚度的区域，该模型的动机是由一个特定的生物物理系统：增强切断肌动蛋白丝之间的边界硬裸露的区域和机械软化的区域，与cofilin调节蛋白包被。这里提出的结果指出了一个潜在的机制，在一般情况下，特别是通过引入局部软化链区域，如发生与cofilin绑定的细丝网络和细胞骨架肌动蛋白网络的解体。
2019-08-12 cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Linear response of a grafted semiflexible polymer to a uniform force field
我们使用蠕虫状链模型来解析计算接枝半柔性聚合物对均匀力场的线性响应。结果是弯曲刚度、温度、总轮廓长度和相对于接枝端的场的取向的函数。我们还研究了正、负电荷周期交替排列的蠕虫链的线性响应。这可以被认为是一个模型的聚两性电解质与固有的弯曲刚度和可忽略的分子内相互作用。我们展示了有限的固有持续长度如何影响对外场的线性响应。
2004-07-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Statistical mechanics of semiflexible ribbon polymers
用解析法和模拟法研究了由两条半柔性链组成的带状聚合物的统计力学。系统被发现有一个交叉过渡，在某些有限的温度下，从一种类型的短程秩序的一个根本不同的排序的短程秩序。在高温区，两点关联函数的对象是相同的蠕虫状链，而在低温区，它们是不同的，由于扭曲结构。交叉发生时，个别股的持久性长度变得与丝带的厚度相当。在低温制度，观察到的带状物具有一种新的“扭结杆”的结构，与相互排斥的扭曲和弯曲的光滑蠕虫状链行为相反。这是由于其各向异性刚度，并对应于{ \it infinitely}强扭转-弯曲耦合。双链聚合物也研究了在受限的几何形状。它示出，当聚合物被限制在一个特定的方向上的尺寸小于裸露的持久性长度的个别股，它开发的锯齿形构象所示的振荡切线-切线关联函数在限制的方向。增加限制板的分离导致到自由行为的交叉，这发生在接近裸持久长度的分离处。预期这些结果与涉及两种或更多种刚性或半柔性聚合物的络合的实验相关。
2000-06-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase Transitions in Pressurised Semiflexible Polymer Rings
提出并研究了受压半柔性聚合物环的平衡统计力学模型。哈密顿量有一个耦合到环的代数面积的项和一个解释弯曲（半柔性）的项。该模型允许自相交。结合蒙特卡罗模拟、Flory型标度理论、平均场近似和晶格计数技术，我们得到了一个相图，其中坍缩相和膨胀相被连续的跃迁分开。导出了环的平均面积作为环的单元数的函数的标度性质。对于大的压力，该地区的渐近行为计算离散和晶格版本的模型。对于小的压力，面积是通过映射到电子在磁场中运动的量子力学问题而获得的。模拟结果与解析结果和平均场结果吻合较好。
2007-08-24 cond-mat.stat-mech
Tensile elasticity of semiflexible polymers with hinge defects
近年来，人们已经清楚地认识到，为了解释在一些重要的生物聚合物中实验观察到的更复杂的行为，需要修改简单的均匀蠕虫状链模型。例如，短ds-DNA的大柔性归因于扭结或铰链缺陷。本文在弱弯曲近似下，解析计算了具有永久铰链缺陷的蠕虫链的力-伸长关系。缺陷的特征在于其弯曲能（在完全柔性的情况下，其可以为零）及其沿着聚合物轮廓的位置。除了链条的弯曲刚度，这些是描述我们模型的唯一参数。我们表明，铰链缺陷导致显着增加的预应力链的微分拉伸柔度。在小的力的限制，铰链缺陷显着增加熵弹性。我们的结果适用于任何一对半柔性段连接的铰链。因此，它们也可能与细胞骨架丝（F-肌动蛋白，微管）有关，其中可以将连接两条丝的交联视为铰链缺陷。
2017-10-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Semiflexible polymer conformation, distribution and migration in microcapillary flows
采用多粒子碰撞动力学（MPC）方法研究了半柔性聚合物在微通道中的流动行为。构象，分布和径向横向流线迁移的各种弯曲刚度，与持久长度Lp在0.5 < Lp/Lr < 30的范围内进行了研究。流动行为由流体动力学升力和空间壁排斥力之间的竞争和局部变化的流动诱导取向控制，流体动力学升力和空间壁排斥力导致远离壁的迁移，局部变化的流动诱导取向驱动聚合物远离通道中心并朝向壁。这些效应对聚合物抗弯刚度和流速的不同依赖性导致了复杂的动力学行为。然而，一个通用的效果是在单体和质心分布，这发生在通道中心的小流速，但在较高的速度偏离中心的最大值的外观。
2010-08-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Semiflexible polymers: Dependence on ensemble and boundary orientations
我们表明，蠕虫状链（WLC）聚合物的力学性能，轮廓长度$L$和持久长度$ł$，使$t=L/ł\sim{\cal O}(1)$，既依赖于系综和末端取向的约束。在Helmholtz系综中，自由能在$t=4$附近的多个极小值对于各种取向边界条件都存在。端到端向量投影概率分布的定性特征与嵌入维数密切相关。的WLC模型的映射，一个量子粒子上移动的单位球的表面上，是用来获得各种边界条件和合奏下的聚合物的统计和力学性能。计算结果与蒙特卡罗模拟吻合良好。
2007-01-18 cond-mat.stat-mech
Barrier crossing of semiflexible polymers
研究了半柔性高分子在双势阱中的运动。我们计算的形状，能量和有效扩散常数的扭结激发，特别是它们的依赖于弯曲刚度的半柔性聚合物。对于对称势，扭结运动是纯扩散的，而扭结运动在聚合物上存在驱动力的情况下变成定向的。基于扭结动力学，我们确定了半柔性聚合物的平均速度。Kramers逃逸势垒的过程是通过扭结-反扭结对的成核和扩散运动进行的，通过扭结-反扭结对的湮灭弛豫到直线构型。我们的研究结果适用于生物聚合物，如DNA和肌动蛋白丝或合成的聚电解质结构基板上的激活运动。
2005-11-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Bundling in brushes of directed and semiflexible polymers
我们探讨平行排列的聚合物，这是垂直接枝在基板上的相互作用的吸引力的效果。这种吸引人的互动可能是由于，例如，可逆交联。有利于聚合物刷的均匀状态的永久接枝和倾向于诱导取向聚合物的面内塌陷的吸引力之间的竞争引起均匀相到成束状态的不稳定性。在后一种状态下，面内平移对称性自发地被破坏，并且密度用有限波长调制，该有限波长由接枝聚合物的横向波动的长度尺度设定。我们分析了两种模型的对齐聚合物的不稳定性：定向聚合物与线张力和弱弯曲链与弯曲刚度。
2013-10-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Stiffness induced structures and morphological transitions in semiflexible polymers
Solid State and Structural Chemistry Unit, Indian Institute of Science（固体结构与化学单元，印度科学学院）
本文提出了一种基于场论的自由能框架，用于研究半刚性聚合物在不良溶剂中的形态转变和结构诱导现象。
2026-01-21 cond-mat.stat-mech
Modeling semiflexible polymer networks
在这里，我们提供了半柔性聚合物及其网络的理论方法的概述。这种半柔性聚合物具有大的弯曲刚度，可以与链的熵倾向竞争，以卷曲成无规卷曲。半柔性聚合物及其组装体在生物学中的重要性激发了许多研究。事实上，半柔性聚合物的交联网络形成组织和活细胞的主要结构组分。这种生物聚合物的重构网络已经成为一类新的生物软物质系统，具有显着的材料特性，这刺激了许多理论的发展，在这里讨论。从单个半柔性聚合物的力学和动力学出发，我们回顾了半柔性束、纠缠解和无序交联网络的物理。最后，我们讨论了边缘稳定的纤维网络，表现出类似于其他边缘系统，如堵塞的软物质的临界行为的最新进展。
2016-05-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Flow-Induced Helical Coiling of Semiflexible Polymers in Structured Microchannels
半柔性（生物）聚合物的构象研究通过几何结构的微通道的流动。使用介观流体动力学模拟，我们表明，聚合物经历了棒到螺旋过渡，因为它从狭窄的高速区域移动到宽的低速区域的通道。瞬时螺旋形成是半柔性聚合物的非平衡和非稳态屈曲转变的结果，所述半柔性聚合物经受源自通道中的流体速度变化的压缩力。螺旋特性取决于通道的直径比、聚合物弯曲刚度和流动强度。
2012-10-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Controlling adsorption of semiflexible polymers on planar and curved substrates
我们研究了半柔性聚合物如聚电解质或DNA在平面和弯曲基底上的吸附，例如，球或搓板基板通过短程电位使用广泛的蒙特卡罗模拟，缩放参数，和分析转移矩阵技术。我们表明，刚性或半柔性聚合物在平面基板上的吸附阈值可以由聚合物刚度控制：吸附需要最高的潜在强度，如果聚合物的持久性长度匹配的范围内的吸附电位。在弯曲的衬底上，即，吸附球或吸附搓板表面，吸附可另外通过表面结构的曲率来控制。在吸附状态下的额外的弯曲能导致临界吸附强度的增加，这取决于基板结构的曲率半径。对于吸附球，这产生了用于吸附的最佳聚合物刚度，即，吸附的临界势强度的局部最小值，这可以通过曲率来控制。对于二维和三维搓衣板基板，我们确定的持久性长度的范围和有效控制的吸附阈值的基板曲率的机制。
2015-08-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Viscoelasticity of Dilute Solutions of Semiflexible Polymers
我们使用布朗动力学模拟和理论的剪切松弛模量G（t）的相对刚性的半柔性聚合物的稀溶液的定性不同，从刚性杆。对于短于其持久长度的链，G（t）表现出三种时间区域：在非常早的时间，当纵向变形是仿射的，G（t）\sim t^{-3/4}。在一个宽的中间区域，在此期间链长松弛，G（t）\sim t^{-5/4}。在长时间内，$G（t）模拟刚性杆的情况。作为具有频率依赖性弹性模量B（ω）\sim（i ω）^{3/4}的有效可伸展杆的聚合物模型定量地描述了贯穿前两个区域的G（t）。
2000-12-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of folding in Semiflexible filaments
我们研究了一个单一的半柔性灯丝的动力学，在压缩力的作用下，使用数值模拟和缩放参数。力沿着端到端矢量施加在细丝的一端，而另一端保持固定。我们发现，与弹性棒不同，细丝不对称折叠，折叠长度仅取决于弯曲刚度和施加的力。结果表明，这种行为可以归因于指数下降的张力分布在长丝。虽然折叠时间取决于初始配置，在后期，移动的距离的终端点的细丝和折叠的长度显示幂律依赖于时间的指数1/2。
2002-03-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Depinning of semiflexible polymers in (1+1) dimensions
我们提出了一个简单的模型的锚定半柔性聚合物从一个固定的平面基板（1+1）维的脱钉的理论分析。我们考虑一个聚合物的钉扎位点沿其轮廓的离散序列。利用构象分布函数在刚性极限下的标度性质，应用准一维体系相变的项链模型，得到了一个由持续长度、钉扎间距、表征键的微观有效长度和键能组成的熔化判据.这种方法和其他类似的方法的局限性也进行了讨论。在力诱导解绑的情况下，它表明，弯曲刚度有利于通过“单臂效应”的解绑。
2002-11-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Forced desorption of semiflexible polymers, adsorbed and driven by molecular motors
我们制定和表征的模型来描述半柔性聚合物的动力学活动的存在下，由于电机蛋白附着不可逆的基板，和横向拉力作用在一端的细丝。马达蛋白的随机结合-解结合及其沿聚合物移动的能力产生主动力。当拉力达到阈值时，聚合物最终从基底上解吸。进行分子动力学模拟的聚合物中存在的朗之万热浴，和随机电机活动，我们得到的解吸相图。解吸馏分的波动的相关时间增加，接近完全解吸，定量捕获的幂律谱密度。我们目前的相图的理论分析，使用平均场近似在弱弯曲极限的聚合物和进行线性稳定性分析。这预测的解吸力与聚合物的抗弯刚度，主动速度和马达蛋白的持续合成能力的增加，以捕捉模拟结果的主要特征。
2015-10-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Non-Affine Shear Modulus in Entangled Networks of Semiflexible Polymers
我们研究了半柔性聚合物缠结网络的粘弹性。在中间时间尺度上，这些网络对剪切变形的弹性响应由平台模量$G$描述。基于变形场在所有长度尺度上都是仿射的假设，提出了不同的标度律与聚合物浓度$c$。我们开发了一种数值方法，允许通过自由能的变化来计算模量为仿射和非仿射变形。非仿射变形场通过自由能最小化得到。我们的研究结果允许确认的幂律$G \propto c^{7/5} l_p^{-1/5}$与聚合物浓度$c$和持久性长度$l_p$，并进一步量化的系统偏差，由于亲和力假设。
2009-07-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Semiflexible polymer in a strip
本文研究了正方形格子上宽度L<=9的半柔性聚合物的热力学性质。聚合物被建模为自回避行走，单体和壁之间的短程相互作用通过与放置在其中一个壁上的每个单体相关联的能量e被包括在内。此外，附加能量与行走的每个基本弯曲相关联。模型的自由能是通过传递矩阵形式精确地得到的。得到了单体密度和壁面受力的分布。我们注意到，随着弯曲能的减小，密度分布既不是凸的也不是凹的e值的范围增加，并且为了充分吸引壁（e<0），我们发现，通常吸引力在有利于弯曲的情况下是最大的。
2002-03-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A model for the dynamics of extensible semiflexible polymers
我们提出了一个半柔性聚合物模型的哈密顿公式，它插入之间的劳斯链和蠕虫状链。这两个模型都实现为参数的限制。也可以选择模型参数以匹配双链DNA的实验力-延伸曲线。在哈密顿量的基态附近，（拉伸）和横向（弯曲）模式的链与N弹簧，索引为p，当p较小时，其衰变时间分别为λ_lp ~（p/N）^2和λ_tp ~ p^2（p-1）^2/N^4。我们还证明了相关的衰变时间τ_p ~（N/p）^对于等长的刚性杆，如果它们超过了取向时间尺度τ_r ~ N^3，那么就无法观察到4的衰变，因为驱动衰变随后被扩散运动所淘汰。
2012-12-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of Intrinsic Curvature on Semiflexible Polymers
近年来，人们发现许多重要的生物高分子都具有内禀曲率。例如，动物细胞中的微管蛋白原丝、细菌中的FtsZ丝和双链DNA。我们研究如何影响这些聚合物的固有曲率的构象统计。本文给出了二维和三维切-切空间关联函数C（r）= t（s）·t（s + r）的精确结果。与预期相反，C（r）不显示任何振荡行为，而是指数衰减，并且对于短聚合物，有效持续长度具有很强的长度依赖性。我们还计算了端到端距离R的分布函数P（R），并展示了如何使用环路形成概率从WLC中提取弯曲链。
2009-04-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elasticity of cross-linked semiflexible biopolymers under tension
针对交联生物高分子的力学性质，建立并分析了两条弱弯曲蠕虫状链在张力作用下的力学模型，链间键（交联键）以谐波弹簧表示.在此模型中，我们精确地计算了力-伸长曲线和微分刚度，并讨论了几种极限情况。交叉链接通过减少横向于力和对齐方向的热波动来有效地使链对弯曲。由于交叉连接而产生的额外对齐随着交叉连接的数量和强度的增加而增加，并且对于小的力f最为突出。对于大的f，额外的，交联诱导的延伸是次显性的，除了连接的链刚性和连续沿其轮廓的情况下。在这个组合的限制，我们恢复渐近的弹性弱弯曲蠕虫状链没有约束，加强了四个因素。对于少量或大量的交叉连接，差分刚度的增加可以高达100%。
2013-05-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Stable intermediate phase of secondary structures for semiflexible polymers
通过微正则拐点分析发现半柔性聚合物在弯曲刚度超过阈值时线团-球状转变线发生分岔，并识别出由发夹和环状结构主导的稳定中间相，弥补了正则统计分析灵敏度不足的问题。
2023-04-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Phase diagram of a semiflexible magnetic polymer in three dimensions
Laboratoire Charles Coulomb (L2C), Univ. Montpellier, CNRS（夏尔·库仑实验室（L2C），蒙彼利埃大学，法国国家科学研究中心）
本研究通过蒙特卡洛模拟和变分方法，揭示了半柔性磁性聚合物中刚度与磁自由度耦合导致的丰富相图，包括一级相变和有序晶体相。
2026-10-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Migration of semiflexible polymers in microcapillary flow
采用细观流体动力学模拟方法研究了圆柱形微通道内半柔性聚合物在Poillille流作用下的非平衡结构和动力学性质。对于长度的一半，其持久性长度的聚合物，大的变化，在取向和构象被发现作为径向距离和流动强度的函数。特别地，聚合物在通道中心附近表现出U形构象。水动力相互作用导致强烈的跨流线迁移。表观迁移受聚合物取向及其扩散率的相应各向异性控制。观察到强烈的翻滚运动，与翻滚时间表现出相同的依赖性Peclet数作为一个聚合物在剪切流。
2010-06-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-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
Dynamic Scattering from Solutions of Semiflexible Polymers
从蠕虫链模型出发，导出了溶液中半柔性聚合物的动态结构因子。特别注意的刚性约束的不可扩展的轮廓和流体动力学的相互作用。对于稀溶液和半稀溶液的情况，得到了初始斜率的精确表达式。当流体动力学相互作用的重正化摩擦系数的水平上处理，由于结构松弛的结构因子的衰减服从拉伸指数律与肌动蛋白的实验一致。我们展示了如何容易地通过散射波长λ服从a << λ \ell_p和λ<λ_m的单次散射实验来确定系统的特征参数（持续长度\ell_p、分子的横向直径a和网络的网格尺寸λ_m）。我们还找到了半柔性聚合物的有效（波矢相关）动态指数z（k）<3的精确显式表达式，从而为聚合物物理中的一个长期难题提供了启发性的解释。
1997-04-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Entropic forces generated by grafted semiflexible polymers
用解析法和蒙特卡罗模拟计算了接枝半柔性聚合物在刚性光滑壁面上的布朗涨落所产生的熵力。这种力被认为对几种细胞现象起着重要作用，特别是肌动蛋白聚合驱动的细胞运动和李斯特菌等细菌的运动的物理学。在刚性极限下，当聚合物的持续长度大于其轮廓长度时，我们发现熵力表现出标度行为。我们确定的特征长度尺度和明确的形式的标度函数。在某些渐近制度，我们给出简单的解析表达式，描述了一个非常高的数值精度的全部结果。取决于对细丝的横向波动施加的约束，熵力的函数形式存在特征差异;在二维几何形状中，熵力表现出明显的峰值。
2006-03-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Knots are Generic Stable Phases in Semiflexible Polymers
半柔性聚合物模型被广泛用作理解生物分子中的结构相的范例，包括蛋白质的折叠。由于稳定结在真实蛋白质中并不常见，因此半柔性聚合物中稳定结的存在还没有被探索太多。在这里，通过广泛的副本交换蒙特卡罗模拟，我们调查相同的珠棒和珠弹簧均聚物模型，涵盖了整个范围从灵活到僵硬。我们建立的事实是，在相图中的稳定的打结相的存在是依赖于比例$r_b/r_{\rm{min}}$，其中$r_b$是平衡键长和$r_{\rm{min}}$是最强的非键合接触的距离。我们的研究结果为两种模型提供了证据，即如果比率$r_b/r_{\rm{min}}$在一个小窗口之外，则取决于弯曲刚度，在低温下总是遇到稳定的打结相以及通常的冻结和类似的结构。这些发现促使我们得出结论，结是半柔性聚合物中的通用稳定相。
2021-03-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Worm-Like-Chain Model of Forced Desorption of a Polymer Adsorbed on an Attractive Wall
从理论上研究了半柔性高分子链在固体基底上的强迫脱附。研究了不同吸附能和持续长度P下的拉力与位移的关系。发现拉力与悬臂梁位移之间的关系在不同的持续长度P下表现出一系列特征力尖峰。这些力尖峰变得更加明显，但这种力的平均大小随着P的增加而减小。我们的研究结果与单分子拉伸实验中DNA在有吸引力的壁上的强制解吸有关。
2014-04-22 cond-mat.stat-mech
The effect of internal and global modes on the radial distribution function of confined semiflexible polymers
在当代纳米器件中利用由纳米尺度和微米尺度限制对热波动生物聚合物的构象自由度施加的约束来专门拉长和操纵单链。因此，对受限聚合物链的统计构象的透彻的理论理解和量化是聚合物物理学中的一个中心问题。本文给出了简谐约束半柔性聚合物在弱弯曲极限下径向分布函数的解析计算。特别强调了全球模式的适当处理，即链在通道内执行全球运动的可能性。我们发现，这些全球模式的效果显着影响链统计的情况下，弱和中间限制。将我们的分析模型与蒙特卡罗模拟的数值数据进行比较，我们发现在很宽的参数范围内具有很好的一致性。
2010-09-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Bending elasticity of macromolecules: analytic predictions from the wormlike chain model
我们提出了一个研究的弯曲角分布的半柔性聚合物的短和中间长度内的蠕虫链模型。这使我们能够计算刚性分子对弯矩的弹性响应。我们的研究结果超越了胡克制度，探索一个单一的分子的非线性弹性行为。我们提出的弯曲角分布和力矩角关系的解析公式。我们的分析研究与数值蒙特卡罗模拟进行了比较。这里导出的功能形式可以应用于肌动蛋白和DNA的荧光显微镜研究。我们的研究结果是相关的“扭结”和环化的短和中等长度的DNA链的最新研究。
2013-01-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Apparent Persistence Length Renormalization of Bent DNA
我们推导了带有滑动环和偏转缺陷的DNA分子的单分子状态方程（力-伸展关系）。在大的力的限制，通过采用一个类似的量子力学隧穿问题中的瞬子得到的分析结果。结果揭示了滑动环的一个显著特征--持续长度的明显减小。我们将这些结果推广到其他几个实验有趣的情况，从刚性DNA-蛋白质环的问题，锚定偏转AFM拉伸的半柔性聚合物。表达式有关的力延伸测量的基本循环/边界偏转几何形状提供和应用到的情况下的GalR-循环复杂。理论预测的补充和定量证实MD模拟。
2005-01-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emergent Isotropic-Nematic Transition in 3D Semiflexible Active Polymers
本文通过三维活性半柔性聚合物的大规模布朗动力学模拟，揭示切向活性力与柔性共同调控I-N转变的密度、阶次及非平衡态图。
2025-10-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Bimodality in the transverse fluctuations of a grafted semiflexible polymer and the diffusion-convection analogue: an effective-medium approach
最近的蒙特卡罗模拟的接枝半柔性聚合物在1+1维显示了一个明显的双峰结构的概率分布的横向（弯曲）波动的自由端，当总的轮廓长度是持久长度的顺序[G. Lattanzi等人，Rev E 69，021801（2004）]。在本文中，我们表明，双峰的出现与观察到的一个类似的行为时，一个随机的步行者被驱动在横向方向上由某种类型的剪切流。我们采用了一个有效介质的论点，这是第一次介绍的剪切随机行走问题的背景下[E。Ben-Naim等人，Phys.Rev.A45，7207（1992）]，以便获得自由端波动的概率分布的简单解析近似。我们表明，这种近似捕捉双峰和自由端波动的定性特征。我们还预测，放松蠕虫链的局部不可扩展性约束可能会导致双峰消失。
2005-01-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
The bending energy of a semi-flexible polymer chain and the polygons of the polymer chain
我们考虑了半柔性高分子链在正方形和立方晶格上的随机行走模型，分别计算了二维和三维高分子链的构象。假定链的弯曲能是控制链在两个连续弯曲之间的最小平均长度的关键因素，并且将每单位弯曲的链的平均长度定义为聚合物链的持久长度。发现弯曲链所需的最小能量以空间维数、步逸度和持续长度的简单关系式表示。
2019-08-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Orientational order and glassy states in networks of semiflexible polymers
受交联细胞骨架生物聚合物网络结构的启发，我们研究了随机交联半柔性聚合物二维网络中的取向有序相。我们考虑永久的交联，规定了一个有限的角度，并把它们作为淬火无序在一个半微观副本场论。从未交联的聚合物和小聚合物簇（溶胶）的流体开始并增加交联密度，发生连续的凝胶化转变。在所得凝胶中，半柔性链要么显示长程取向顺序，要么冻结在随机方向上，这取决于交叉角的值，交联浓度和聚合物的刚度。交叉角$θ\sim 2π/M$导致长程$M$ -折叠取向顺序，例如，对于$θ=60^{\circ}$或$90^{\circ}$，分别为“六元”或“四元”。过渡是不连续的，临界交联密度取决于聚合物的弯曲刚度和交联几何形状：刚度越高，$M$越低，交联的临界数量越低。在溶胶和长程有序状态之间，我们总是观察到一种凝胶，它是一种统计各向同性的非晶态固体（SIAS），参与聚合物具有随机的位置和随机的取向定位。
2011-03-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Statistical mechanics of triangulated ribbons
我们使用计算机模拟和缩放参数，调查统计和结构特性的等腰三角形组成的半柔性带。我们研究了两种不同的模型，一个是从相邻三角形的法向量之间的角度计算的弯曲能，第二个是边缘被视为半柔性聚合物，使弯曲能与下一个最近的邻居三角形的切向量之间的角度。第一个模型可以精确地求解，而第二个模型涉及更多。它最近由Liverpool和Golestanian Phys.Rev.Lett介绍。80，405（1998），Phys.Rev.E 62，5488（2000）作为双链生物聚合物如DNA的模型。比较可观的，如切向量和债券董事字段的自相关函数，端到端距离的概率分布函数，和均方扭曲，我们确认存在的本地扭曲相关，但没有发现其他预测功能，如扭曲拉伸耦合，扭结，或振荡的债券董事字段的自相关函数的迹象。
2002-08-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Semiflexible Polymer Dynamics with a Bead-Spring Model
本文利用最近提出的珠弹簧模型研究了半柔性聚合物的动力学性质。我们专注于双链DNA。选择模型的两个参数$T^*$和$ν$以匹配其实验力-延伸曲线。珠弹簧哈密顿近似的一阶海森是二次的珠的位置。海森的本征模型提供了聚合物的纵向（拉伸）和横向（弯曲）本征模式，相应的本征值与半柔性聚合物的既定现象学匹配良好。利用纵向和横向本征模，我们得到了（i）端到端矢量的自相关函数，（ii）键的自相关函数（即，弹簧或切向）矢量，以及（iii）链中间的标记珠的均方位移，作为来自模式的贡献的总和。我们还使用模型的完整动态进行模拟。模拟产生的数值的关联函数（i-iii），同意非常好的线性化动态的解析表达式。我们还研究了均方位移的纵向分量的端到端的矢量，展示了强大的非线性效应的聚合物动力学，我们确定至少一个有效的$t^{7/8}$幂律制度的时间依赖性。然而，在比较完整的均方位移的端到端的矢量的非线性效应仍然很小，在任何时候-它是在这个意义上，我们的状态，我们的研究结果表明，线性化的动态足够的dsDNA片段是短于或可比的持久性长度。我们的结果是一致的蠕虫状链（WLC）模型，常用的半柔性聚合物的描述工具。
2014-10-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Dynamics of a double-stranded DNA segment in a shear flow
我们研究了双链DNA（dsDNA）片段的动力学，作为一个半柔性聚合物，在剪切流中，其强度通常表示在无量纲Weissenberg数Wi。众所周知，剪切流中的聚合物链经历翻滚运动。当链的长度远小于持续长度时，人们会认为（半柔性）链会像刚性杆一样翻滚。在低Wi下，短于持久长度的聚合物链段确实作为刚性棒翻滚。然而，对于更高的Wi，链不翻滚作为刚性杆，即使聚合物链段短于持续长度。特别地，聚合物链段可以不时地呈现屈曲形式，这是通常称为欧拉屈曲的现象。使用可扩展dsDNA片段的珠弹簧哈密顿模型，我们首先分析欧拉屈曲的定向确定性状态（ODS），这是通过关闭随机（热）力在一个固定的方向链的动力学方程的稳态解。ODS在临界Weissenberg数Wi $_{\text c}$处表现出对称性破缺，类似于动力系统中的干草叉分叉。然后，我们跟进的分析与模拟，并在计算机实验中演示对称性破缺，其特征在于由单峰双峰变换的概率分布的第二劳斯模式与增加Wi。我们的模拟表明，剪切可以导致强烈的变形链，是短于其持久性长度，类似于最近的实验观察。
2016-03-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Tension-induced binding of semiflexible biopolymers
我们从理论上研究了聚合物张力对可逆结合交联的集体行为的影响。为了这个目的，我们采用了两个弱弯曲蠕虫状链平行排列的张力，与一系列的链间结合位点的轮廓定期间隔的模型。可逆的交联连接在由化学势控制的亲和力的位点处附着和分离。在平均场方法中，我们计算了系统的自由能，并发现了一个自由能垒的出现，它控制着可逆的（非）约束。张力影响链的构象熵，其与交联的结合能竞争。这种竞争引起的结合位点的分数突然增加的张力增加。我们表明，这种转变是有关的交叉之间的弱和强本地化的定向聚合物在钉扎电位。到强结合状态的交叉可以被解释为交联聚合物的力硬化的机制-超过单个蠕虫状链的弹性。
2014-10-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Response of thermalized ribbons to pulling and bending
最近的独立石墨烯实验的动机，我们展示了如何热波动影响微观薄固体带的机械性能。弯曲声子的重整化群分析表明，细长的带状物表现得像高度各向异性的聚合物，其中带状物的二维性质反映在非平凡的幂律缩放的持久长度和有效的弯曲和扭转刚度与带状物宽度。与粗粒度的传输矩阵的方法，然后，我们展示了热化带如何响应在很宽的范围内的温度，力和带长度的拉力和弯曲力。
2015-08-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Anomalous bending of a polyelectrolyte
我们报告的形状的一个刚性的，充电棒，受到相等和相反的力对在其两端的研究。与在这种影响下形成恒定曲率配置的中性弹性杆不同，带电杆倾向于在内部变平并在端点积累曲率，以最大限度地减少静电自排斥。这种不均匀弯曲的有效弹性和统计构象的波动充电棒上的效果进行了讨论。静电持久长度的另一种定义的建议。这个新的定义被发现是一致的，可以推导出从端到端的分布函数的一个波动的长度。
2003-04-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Efficient simulation of semiflexible polymers
使用最近开发的珠弹簧模型的半柔性聚合物，考虑到其自然的可扩展性，我们报告了一个有效的算法来模拟聚合物的动力学，如双链DNA（dsDNA）在没有流体动力学相互作用。dsDNA采用每个碱基对一个珠弹簧元件建模，聚合物动力学由朗之万方程描述。效率的关键在于，我们根据聚合物波动模式的振幅来描述聚合物的运动方程，而不是使用珠子的物理位置。我们表明，在几个关键观测量的$5\%$的准确度容限水平内，该模型允许$\approx1.6$、8、16和16 ps的单个Langevin时间步长用于由64、128、256和512个碱基对组成的dsDNA模型链（即，0.55、1.11、2.24和4.48持久长度的链）。相应地，在1小时内，标准台式计算机可以分别模拟0.23、0.56、0.56和0.26 ms的这些dsDNA链。我们比较我们的结果从其他方法，特别是（不可扩展的离散化）WLC模型。重要的是，我们证明，在相同的离散化水平，即，当每个离散元素是一个碱基对长时，我们的算法在时间步长上比不可扩展的WLC模型增加了大约5-6个数量级。此外，我们表明，我们的模型可以一对一映射到离散化版本的可扩展WLC模型，这意味着我们在我们的模型中实现的速度必须同样适用于后者。我们还证明了使用的方法，通过有效地模拟剪切流中的双链DNA片段的翻滚行为。
2015-09-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Thermal Denaturation of Fluctuating DNA Driven by Bending Entropy
一个统计模型的均聚物DNA，耦合内部碱基对状态（未断裂或断裂）和外部的热链波动，准确地解决了使用转移核技术。推导了变性气泡分数及其相关长度对温度和DNA长度的依赖关系。当链波动被整合出来时，热变性转变自然出现，并且由断裂和未断裂链段之间的弯曲（熵主导）自由能的差异驱动。DNA的构象性质，如持续长度和均方半径，也被明确计算，导致，例如，实验观察到的热粘度转变的一个连贯的解释。
2007-08-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Physics of Solutions and Networks of Semiflexible Macromolecules and the Control of Cell Function
活细胞是一种特殊形式的软体，但具有稳定更新其结构的能力。这两种材料性质，即在施加外部应力后形状的恢复和动态结构重组，对于许多细胞现象是必不可少的。例如组织的机械性质、细胞运动性、细胞生长和分裂以及主动细胞内运输。许多体内和体外实验表明，真核细胞具有非凡的机械和动力学特性的结构元件是细胞骨架，一种蛋白质纤维如肌动蛋白丝和微管的三维组装体。除了这些生物聚合物之外，具有结构和调节功能的各种蛋白质对机械性能具有重大影响。在相关的长度尺度（最多几微米），这些生物材料的构建模块与传统的聚合物材料非常不同。与柔性聚合物相比，持久长度与它们的总轮廓长度具有相同的数量级，甚至更大。这意味着这样一个系统的物理性质是由能量和熵贡献之间的微妙相互作用决定的。我们回顾了我们目前的理解，生物聚合物的物理学使用的概念，从大分子和统计物理学辅以计算机模拟。这些系统开辟了软凝聚态研究的新领域，迄今为止，人们对软凝聚态的理解还很有限，但对于有趣的新物理现象具有巨大的潜力。
1998-08-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
