Sequencing of semiflexible polymers of varying bending rigidity using patterned pores
我们研究了易位的半柔性聚合物通过扩展孔与图案的粘性，使用Langevin动力学模拟。我们发现，易位时间动力学上的孔图案化的后果是戏剧性的，强烈依赖于聚合物刚度和孔-聚合物相互作用的相互作用。对于沿其长度具有周期性变化的刚度的非均相聚合物，我们发现序列的嵌段大小和取向的变化导致易位时间分布的大变化。我们展示了如何利用这一事实来制定一个有效的测序策略。该策略涉及具有图案化表面能量学的多个孔，可以高度准确地预测具有不同弯曲刚度的杂聚物序列。
2018-05-01 cond-mat.soft
Effect of bending rigidity on the knotting of a polymer under tension
一个粗粒度的计算模型被用来研究如何在拉伸下的聚合物的弯曲刚度影响三叶结的形成。应用热力学积分技术证明，形成一个结的自由能成本有一个最小值在非零的弯曲刚度。最小值的位置表现出幂律依赖于所施加的张力。对于具有非均匀弯曲刚度的打结聚合物，结优先定位在具有使自由能最小化的弯曲刚度的区域中。
2012-11-12 cond-mat.soft q-bio.BM
Bending rigidity and higher order curvature terms for the hard-sphere fluid near a curved wall
在这项工作中，我推导出的曲率依赖的流体基底表面张力的硬球流体硬曲壁的解析表达式。在第一步中，曲率热力学性质被发现作为截断的功率系列在活动中的已知的第二和第三阶集群积分的硬球流体附近的球形和圆柱形壁。然后将这些结果表示为填充率幂级数，并将其转换到不同的参考区域，这相当于考虑了不同的分割面位置。所得级数展开式均为严格结果。基于截断级数，证明了系统的抗弯刚度是非零的，曲率中也存在高阶项。在第二步中，近似的解析表达式的表面张力，托尔曼长度，弯曲刚度和高斯刚度作为包装分数的函数被发现，通过考虑已知项的系列扩展补充一个简单的拟合方法。结果表明，所得到的公式准确地描述了系统的曲率热力学性质，而且比以前发表的任何一个公式都要精确。
2013-11-20 cond-mat.soft
Bilayer Membrane in Confined Geometry: Interlayer Slide and Steric Repulsion
从弹性理论的第一性原理出发，导出了双层类脂膜的自由能泛函。该模型明确地包括位置相关的单分子层的相互滑动和弯曲变形。我们的液晶膜的自由能泛函允许膜的不可压缩性和面内剪切模量的消失，并服从平面双层的反射和旋转对称性。膜中面的层间滑动导致单分子膜表面密度的局部差异。滑动振幅通过应变张量直接进入自由能。对于小的弯曲变形，弯曲模量与面积压缩系数之间的比率Kb/KA与单层厚度h的平方成比例。利用该泛函，我们进行了自洽计算的空间位势作用在双层之间的平行限制壁之间的距离为2d。我们发现，温度依赖的曲率在最小的限制势是增强的四倍的双层与幻灯片相比，一个单位双层。本文还计算了壁间双层膜的粘性模态。纯弯曲的膜进行了研究，这是解耦的面积膨胀在小幅度。粘性耗散的三个来源被认为是：水和膜的粘度和层间阻力。分散有两个分支。壁之间的限制修改了相对于本体溶液中的膜的弯曲模式。同时，层间滑移模式，阻尼粘滞阻力，保持不变的约束。
2004-03-28 cond-mat.soft
Wrinkling in Sheets with Nonuniform Growth and Bending Rigidity
Department of Chemistry and Department of Mathematics, University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学化学系和数学系）；Department of Chemistry, University of Washington（华盛顿大学化学系）
本文针对并排拼接的溶胀/非溶胀双条带薄板，研究弯曲刚度非均匀时的边缘起皱规律，推导了褶皱特征参数的标度关系，揭示其能量机制，结论可覆盖自然与合成非均匀生长薄板场景。
2025-11-14 cond-mat.soft
Rigidity and auxeticity transitions in networks with strong bond-bending interactions
凝胶或生物聚合物纤维材料的广泛研究模型是具有中心力相互作用的网络，例如胡克弹簧。较少被研究的是其力学由非中心力相互作用（如键弯曲势）主导的材料。受最近的实验进展，在设计胶体凝胶与可调相互作用的启发，我们研究了微观和宏观的二维平面图的弹性与强键弯曲的潜力，除了弱的中心力。我们引入了一个理论框架，使我们能够直接调查的限制，其中的特征中心力弯曲刚度的比率消失。在这个极限中，我们证明了一个通用的均衡点存在于$z_c=4$，与二维中心力相互作用框架的均衡点一致。我们进一步证明了硬化过渡的出现时，协调增加的均衡点，这与在生物聚合物纤维材料中观察到的应变诱导的硬化过渡的相似性，并符合一个auxeticity过渡以上的材料的泊松比接近-1键弯曲的相互作用占主导地位时。
2019-08-30 cond-mat.soft
Relaxation dynamics of two-component fluid bilayer membranes
我们从理论上研究了近平的二元脂质双层膜的弛豫动力学，考虑到膜张力，周围流体的流体动力学，单层间的摩擦和相互扩散在每个单层。我们发现，除了前面讨论的三个弛豫模式，反映了膜的弯曲和压缩，出现两个弛豫模式与相互扩散。由于对称性，两个扩散模式中只有一个与弯曲模式耦合。在整个实际波数范围内，这两种扩散模式比弯曲和压缩模式慢得多。这意味着在二元膜中，长时间弛豫行为由相互扩散主导。两种扩散模式在不稳定区附近变得更慢，而其他模式几乎没有变化。另一方面，在短时间尺度下，脂质组成的异质性诱导双层的面内压缩和弯曲。
2016-03-09 cond-mat.soft
Curvature-driven feedback on aggregation-diffusion of proteins in lipid bilayers
膜弯曲是一个广泛研究的问题，从建模和实验的角度，因为在细胞生物学的曲率产生的广泛影响。膜中的许多曲率产生方面可以归因于蛋白质和膜之间的相互作用。这些相互作用包括蛋白质扩散和由于膜平面中的蛋白质-蛋白质相互作用而形成聚集体。最近，我们开发了一个模型，该模型将脂质的平面内流动和蛋白质的扩散与膜的平面外弯曲相耦合。在这项工作的基础上，在这里，我们专注于在膜弯曲和扩散的存在下，蛋白质在膜表面的明确聚集的作用。我们开发了一个全面的框架，包括脂质流动，膜弯曲，蛋白质分布的熵，以及一个明确的聚集潜力，并推导出耦合系统的控制方程。我们比较这个框架的Cahn-Hillard形式主义，以预测的制度，其中蛋白质的膜上形成的图案。我们证明了这个模型的效用，使用数值模拟来预测如何聚集和扩散，再加上曲率生成，可以改变膜蛋白相互作用的景观。
2021-07-20 cond-mat.soft
Virtual bending method to calculate bending rigidity, saddle-splay modulus, and spontaneous curvature of thin fluid membrane
提出了一种计算流体膜弯曲刚度$κ$、鞍形张开模量$\barκ$和自发曲率$C_0$的方法。计算了平板薄膜弯曲变形为圆柱形和球形时的虚功。与现有的应力分布方法不同，该方法不需要力分解。变形的一阶导数给出了$κC_0$，并且是应力分布的一阶矩的离散形式。二阶导数给出$κ$和$\barκ$，并包括一阶导数的方差项，这在应力剖面法中没有考虑。该方法被检查为无溶剂的无网格膜模型和耗散粒子动力学双珠两亲性分子模型。它的结论是，$κ$和$\barκ$的薄膜可以准确地计算，而对于厚膜或一个明确的溶剂，进一步扩展，包括体积波动的影响是需要一个准确的估计。体积波动效应的幅度可以使用本方法中的参数依赖性来评估。
2020-11-04 cond-mat.soft physics.bio-ph
Probing lipid membrane bending mechanics using gold nanorod tracking
由于热波动，脂质双层膜经历波长从几十纳米到几十微米的快速弯曲波动。在这里，我们探测这样的波动和膜的力学通过测量随时间变化的取向的单个金纳米棒（GNRs）粘附到膜，使用高速暗场显微镜。在脂质囊泡中，这样的测量允许确定膜的粘度、弯曲刚度和张力以及单层在彼此上滑动的摩擦系数。面内旋转的GNR阻碍了波动的膜张力依赖的方式，与模拟一致。粘附在活的培养细胞的质膜上的单个GNRs的运动类似地揭示了该膜的复杂物理学和与细胞的肌动球蛋白皮质的耦合。
2021-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Bending Moduli of Charged Membranes Immersed in Polyelectrolyte Solutions
研究了溶液中聚电解质对荷电膜弯曲模量的贡献。使用Helfrich自由能，并在平均场论，我们计算的依赖性的弯曲模量的静电和短程之间的相互作用的膜和双链。对于强短程相互作用和低添加量的盐，可以看到最显著的效果，其中获得了$1 k_BT$阶弯曲模量的大幅增加。从短程排斥膜，弯曲模量的贡献是小的，顺序为$0.1 k_BT$至多$1 k_BT$。对于弱短程吸引，膜刚度的增加较小且意义不大。它甚至可能成为负足够大的量添加盐。我们的数值结果是通过解决吸附问题的球形和圆柱形的几何形状。在某些情况下，弯曲模量示出遵循简单的标度律。
2007-01-08 cond-mat.other cond-mat.soft
How rigidity percolation and bending stiffness shape colloidal gel elasticity
本文研究了胶体凝胶弹性的涌现机制，发现凝胶化由刚性渗流转变主导，并在统一框架下准确预测了不同条件下凝胶的弹性模量和振动性质。
2025-04-28 cond-mat.soft
The existence of a bending rigidity for a hard sphere liquid near a curved hard wall: Helfrich or Hadwiger?
在Rosenfeld的基本测度理论的背景下，我们表明，弯曲刚度不等于零的硬球流体与弯曲的硬壁接触。这意味着Hadwiger定理在这种情况下不成立，表面自由能由Helfrich展开给出。获得的抗弯刚度值是（1）比与高斯曲率相关的弯曲常数小一个数量级，（2）作为流体体积分数的函数改变符号，（3）与硬壁位置的选择无关。
2013-01-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mixed lipid bilayers with locally varying spontaneous curvature and bending
一个模型的脂质双层的混合物制成的两种脂质具有不同的平均组成的两个小叶，开发。描述每个瓣叶上脂质-脂质相互作用的朗道哈密顿量（具有两个极化场$ψ_1$和$ψ_2$）通过局部自发曲率（随$C_0+C_1(ψ_1-ψ_2)/2$变化）和弯曲模量（等于$κ_0+κ_1(ψ_1+ψ_2)/2$）与Helfrich哈密顿量耦合，解释膜弹性。该模型允许我们将弯曲的斑块定义为组成不对称性$ψ_1-ψ_2$较大的膜域，以及$ψ_1+ψ_2$较大的厚且硬的斑块。这些厚的补丁是很好的候选人是脂筏，如在细胞膜中观察到的，其主要由形成液体有序域的饱和脂质组成，并且已知是厚而平坦的纳米域。计算了全局球形膜和平面膜的脂-脂结构因子和关联函数。相图的建立，在高斯近似下，显示两种类型的结构无序的阶段的发生，与弯曲或厚补丁之间的相关性，和有序的阶段，对应于在一个有限的波矢量的结构因子的发散。变化的弯曲模量对于弯曲膜起着核心作用，其中驱动力$κ_1C_0^2$由线张力平衡，以形成尺寸范围从10至100 nm的筏域。对于平面膜，筏域出现通过交叉相关与弯曲域。一个全球性的图片出现从曲率引起的机制，在文献中描述的平面膜，耦合曲率和弯曲引起的机制在弯曲的膜形成一个封闭的囊泡。
2014-08-27 cond-mat.soft
Budding and vesiculation induced by conical membrane inclusions
脂质双层中的圆锥形内含物产生膜的总体自发曲率，其取决于内含物的浓度和几何形状。例子是完整的和附着的膜蛋白，病毒和脂质结构域。我们提出了一个分析模型来研究出芽和囊泡的脂双层膜，这是基于膜的弯曲能和平移熵的夹杂物。如果夹杂物被放置在具有相似曲率半径的膜上，则它们的排斥性膜介导的相互作用被屏蔽。因此，对于高内含物密度，内含物聚集，诱导芽形成，并最终形成囊泡。已经与弯曲能量单独我们的模型允许预测芽半径。然而，在内含物诱导单个大囊泡分裂成两个较小囊泡的情况下，仅弯曲能就预测较小囊泡具有不同的尺寸，而平移熵有利于形成相等尺寸的囊泡。我们的结果与最近的计算机模拟吻合得很好。
2009-10-16 cond-mat.soft
Lateral pressure profile in lipid membranes with finite curvature and mechanosensitive channel gating
本文综述了有限曲率脂膜侧压力分布的解析计算方法。推导是基于先前开发的柔性弦的微观模型[1，2]。根据该理论，每单位链的能量被认为是柔性弦（有限厚度的欧拉弹性梁）的能量，链之间的相互作用被认为是熵排斥。这种微观理论允许获得的侧向压力分布在弯曲的脂质膜的表达，如果处理的弯曲作为一个小的偏离，从平坦的膜构象和使用小参数L0 J的微扰理论，其中L0是单层厚度，J是膜的平均曲率。由于侧向压力分布与脂质双层的弹性性质有关[3]，因此侧向压力的第一自发力矩和弯曲模量的表达式可以从该理论模型导出。最后，基于弯曲脂质膜中侧向压力分布的解析表达式，可以解析地获得机械敏感通道（特别是MscL）的两种状态之间的能量差[4，5，6]。计算的表达式取决于界面表面张力、疏水内部和水性环境之间的区域中的通道面积变化以及弯曲模量和自发弯曲力矩值。
2016-07-07 cond-mat.soft
Shapes of fluid membranes with chiral edges
我们进行了蒙特卡罗模拟的胶体流体膜组成的手性杆状病毒。该膜由通过键连接的珠的三角形网格建模，其中键和珠在每个蒙特卡罗步骤中自由移动。由于实验观察到的病毒成分扭曲，只有在膜边缘附近，我们使用的有效能量，有利于一个特定的符号的测地线扭曲的边缘。有效能量还包括膜弯曲刚度、边缘弯曲刚度和边缘张力。我们发现三类膜的形状导致的各种条款的自由能的竞争：分支形状，手性磁盘，和囊泡。增加边缘弯曲刚度使膜边缘平滑，导致沿边缘的不同点处的膜法线之间的相关性。我们还考虑了薄膜在外力作用下的形状，通过固定薄膜两端之间的距离，并找到了增加两端之间的距离值的形状。随着距离的增加，膜扭曲成一条带状，力最终达到一个平台。
2019-12-17 cond-mat.soft
A novel method for measuring the bending rigidity of model lipid membranes by simulating tethers
沿着圆柱形脂质双层管的张力与膜的弯曲模量成正比，与管半径成反比。我们表明，这种关系，这是实验利用来测量弯曲刚度，可以更容易地应用于计算机模拟。使用粗粒度的双层模型，我们有效地获得弯曲刚度比较非常好的互补测量的基础上的热波动模式的分析。我们进一步说明，没有偏离简单的二次连续理论发生的曲率半径相当于双层厚度。
2006-11-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamics of viscoelastic membranes
我们确定两个粘弹性膜分离两种粘性流体的面内和面外动力学，以了解这种膜的微观流变学研究。我们证明了一般的粘弹性签名的动态剪切，弯曲和压缩模式。我们还发现，由于溶剂的存在，否则二维字符的响应点力的筛选。最后，我们表明，有一个线性的，水动力耦合膜的面内压缩模式和面外弯曲模式的情况下，膜分离两种不同的流体或环境。
2001-08-31 cond-mat.soft
Measuring the bending rigidity of microbial glucolipid (biosurfactant) bioamphiphile self-assembled structures by neutron spin-echo (NSE): interdigitated vesicles, lamellae and fibers
本研究利用中子自旋回波（NSE）技术，首次量化了新型生物基糖脂生物两亲性分子自组装形成的囊泡、层状凝胶和纤维凝胶的弯曲刚度，发现其值显著区别于传统磷脂膜，为软材料领域的基础理解与应用整合提供了新视角。
2023-10-23 cond-mat.soft
Effect of Thermal Undulations on the Bending Elasticity and Spontaneous Curvature of Fluid Membranes
我们放大了以前的论点，为什么平均曲率应被用来作为衡量的集成在计算流体膜的有效弯曲刚度进行弱背景曲率。最近推导出的球形形状的膜的波动，刚性恢复圆柱形曲率。采用曲线坐标，然后我们讨论任意形状的硬化，确认高斯曲率的弹性模量不重整化的波动的存在下，并首次表明，任何自发曲率也保持不变。
2000-04-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Interplay between surface and bending energy helps membrane protrusion formation
我们考虑一个一维的弹性膜，这是由不断增长的细丝推动。长丝倾向于通过在膜中产生局部突起而生长，并且该过程具有表面能和弯曲能量成本。虽然预期随着表面张力和弯曲刚度的增加，产生突起应该变得更加困难，但是我们发现，对于固定的弯曲刚度，随着表面张力的增加，突起更容易形成。这种效应也引起膜速度对表面张力的非平凡依赖性，其特征在于一个谷和一个峰。我们解释了这种不寻常的现象，通过详细研究的表面和弯曲能的相互作用，并表明这种相互作用是负责一个定性的形状变化的膜，这引起了上述效果。
2019-08-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Charge-Fluctuation-Induced Non-analytic Bending Rigidity
在这封信中，我们考虑一个中性系统的移动正，负电荷限制在表面上的弯曲薄膜。这可能是一个合适的模型：i）一个高度带电的膜，其抗衡离子被限制在其表面附近的鞘; ii）一个膜组成的阴离子和阳离子表面活性剂在水溶液中的等摩尔混合物。我们发现，电荷的波动有助于一个非解析项的弯曲刚度随曲率半径几何变化。这可能导致自发囊泡形成，这在类似系统中确实观察到。
1998-01-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effect of Bilayer Thickness on Membrane Bending Rigidity
用单微量吸管和双微量吸管技术测量了两亲性嵌段共聚物自组装双层囊泡的抗弯刚度$k_c$。这些共聚物的疏水膜厚度$d$比它们的脂质对应物大近5倍，分子量$\bar{M}_n$大一个数量级。这些两亲物的大分子结构有助于深入了解和扩展传统表面活性剂行为的关系。我们发现$k_c$的缩放与厚度接近二次，与现有的双层膜的理论。这里的结果是理解和设计软界面，如生物膜模拟的关键。
2004-01-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Scale-dependent rigidity of polymer-ornamented membranes
我们研究了带有接枝聚合物的流体膜的涨落光谱。与通常的描述相反，我们发现由聚合物引起的改性不能被减少到膜弯曲刚度的重整化。相反，我们表明，pectiented膜表现出的尺度依赖的弹性模量，我们评估。在precentiented层状堆栈，我们进一步表明，这导致修改的Caille参数表征的布拉格峰的幂律奇异性。
2002-03-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Transition to coarsening for confined one-dimensional interfaces with bending rigidity
本文讨论了在具有任意磁导率的两壁相互吸引作用下，具有抗弯刚度的界面的非线性动力学和涨落。该系统模拟了受限膜的动力学。我们使用二维流体动力学模型，其中膜是有效的一维对象。在以前的工作[T。Le Goff等人，Phys.Rev.E90，032114（2014）]，我们已经表明，该模型预测了由弯曲刚度引起的扭结（或畴壁）之间的振荡相互作用引起的冻结状态。我们在这里证明，在张力，潜在的不对称性，或热噪声的存在下，有一个有限的阈值以上的冻结状态消失，永久粗化恢复。根据驱动力的不同，向粗化的转变呈现出不同的情景。首先，对于张力下的膜，小的张力只能导致短暂的粗化或部分无序，而在一个有限的阈值以上，膜振荡消失，永久coarsening.Second，潜在的不对称性是相关的非保守的情况下，即渗透性的墙壁，在那里它引起的扭结上的漂移力，导致通过扭结antikink湮灭的快速粗化过程。然而，低于某个阈值，漂移力可以通过扭结之间的振荡相互作用来平衡，并且仍然可以观察到冻结的粘连片。最后，在很长一段时间内，噪声恢复粗化与标准指数取决于渗透性的墙壁。然而，粗化出现的典型时间表现出阿鲁修斯形式。因此，需要有限的噪声幅度，以便在可观察的时间内观察粗化。
2015-08-11 cond-mat.soft
Direct observation of the effective bending moduli of a fluid membrane: Free-energy cost due to the reference-plane deformations
本文用转移矩阵法研究了流体膜的有效弯曲模量。这种方法允许我们调查各种统计措施的分区和。统计措施的作用引起了人们的广泛关注，因为Pinnow和Helfrich声称，在适当的统计措施，即局部平均曲率，流体膜硬化，而不是软化，由热波动。在本文中，我们提出了一种有效的方法来观察的有效弯曲模量直接：我们受到一个弯曲的参考平面的流体膜，并从自由能成本由于参考平面变形，我们读出的有效弯曲模量。接受平均曲率的措施，我们发现，即使在非常灵活的膜（小裸刚度）的情况下，有效的弯曲刚度收益，它一直是相当有争议的，对于这样的非微扰制度，分析预测不适用。我们还加入了高斯曲率模量，并计算了它的有效刚度。因此，我们发现，有效的高斯曲率模量几乎保持尺度不变。所有这些特征都与法向位移测量下的结果进行了对比。
2003-07-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Measuring Gaussian rigidity using curved substrates
流体膜的高斯（鞍形张开）刚性控制着它们的平衡拓扑结构，但众所周知很难测量。在脂质混合物中，典型的活细胞，线性界面在亚临界温度下将液体有序（LO）与液体无序（LD）双层相分离。在这里，我们考虑这样的膜支持弯曲的支持，从而控制膜的曲率。我们展示了如何光谱分析的波动的LO-LD接口提供了一种新的方法来测量高斯刚度的两个阶段之间的差异。我们提供了一些条件，这样的界面波动是实验测量和足够敏感的高斯刚度的值，同时保持在我们的分析微扰制度。
2020-10-28 cond-mat.soft
Fluctuation mediated interactions due to rigidity mismatch and their effect on miscibility of lipid mixtures in multicomponent membranes
我们考虑如何膜的波动可以修改的脂质混合物的可溶解性，也就是说，如何修改的边界约束膜的相图时，膜被允许自由波动的情况下，零表面张力。为了使波动产生影响，不同的脂质类型必须具有不同的高斯刚性。我们发现，有点矛盾，波动引起的相互作用可以近似地处理在平均场型理论。我们的计算预测，根据不同的弯曲和高斯刚性的脂质，膜波动可以有利于或不利于混合。
2014-08-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Bending stiff charged polymers: the electrostatic persistence length
许多带电的聚合物，包括核酸，是局部刚性的。它们的弯曲刚度-量化的持久性长度-，取决于库仑功能，如离子强度的解决方案，提供了一个方便的实验路线调整刚度。虽然经典的Odijk-Skolnick-Fixman治疗失败的现实参数值，我们推导出一个简单的分析公式的静电持久长度。它被证明是在显着的协议与数值得到的泊松-玻尔兹曼理论的结果，从而充分占非线性，其中反离子凝聚效应。对于双链DNA，我们的工作表明，广泛使用的裸持久长度500 μ m被高估了约20
2016-11-02 cond-mat.soft
Defects in nematic membranes can buckle into pseudospheres
生物膜是具有嵌入的取向有序的片材，其可以出现在生物细胞、液晶膜、人造材料和其它软物质系统中。通过制定的自由能的张量收缩微分几何，我们阐明了弹性项允许的对称性，并指出从hexatic膜的差异。我们发现，在取向场的拓扑缺陷，可以导致薄膜屈曲超过一个大小设置的表面张力和面内弹性之间的竞争。在没有弯曲刚度的情况下，所得到的形状是普遍的，称为抛物伪球或旋转轨迹球。弯曲成本反对这种屈曲，并以可预测的方式修改形状。特别是，各向异性刚度的薄膜导致不同形状的星状和涡流缺陷，在原则上使特定的耦合测量的薄膜。
2007-10-31 cond-mat.soft
Absolute Poisson's ratio and the bending rigidity exponent of a crystalline two-dimensional membrane
我们计算的绝对泊松比$ν$和弯曲刚度指数$η$的一个独立的二维晶体膜嵌入到一个大的维度空间$d = 2 + d_c$，$d_c \gg 1$。我们表明，在制度的反常胡克定律，绝对泊松比的方法材料独立的值仅由空间维数$d_c$：$ν= -1 +2/d_c-a/d_c^2+\dots$其中$a\approx 1.76\pm 0.02$。此外，我们发现弯曲刚度的指数的以下表达式：$η= 2/d_c+(73-68ζ(3))/(27 d_c^2)+\dots$。这些结果不能捕获自洽筛选近似。
2020-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Understanding the scaling of boson peak through insensitivity of elastic heterogeneity to bending rigidity in polymer glasses
非晶材料表现出特殊的机械和振动性质，包括非仿射弹性响应和过量振动状态，即，所谓的玻色子峰对于聚合物玻璃，这些性质被认为是受组成聚合物链的弯曲刚度的影响。在我们最近的工作中[Tomoshige等人，Sci. Rep. 9 19514（2019）]，我们揭示了振动性质的变化与整体弹性性质之间的简单关系：玻色子峰的响应仅与整体剪切模量的响应成比例。这一观察结果表明，局部剪切模量分布的空间不均匀性对弯曲刚度的变化不敏感。在这里，我们通过直接测量局部剪切模量分布来证明弹性不均匀性的不敏感性。我们还研究了横向声波传播，这也是规模只与全球剪切模量。通过这些分析，我们得出的结论是，弯曲刚度不改变局部剪切模量分布的空间异质性，这产生的振动和声学特性，仅由聚合物玻璃的全局剪切模量控制。
2021-05-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Thermal fluctuations and stiffening of heterogeneous fluid membranes
我们在一个简单的极小模型中研究了热涨落对对称无张力非均相（两组分）流体膜的影响。接近临界点$T_c$的组合物的相关的可折叠性相变和足够强的曲率组成的相互作用，介导的组合物依赖的弯曲模量，热波动导致增强的有效弯曲模量。因此，与纯流体膜相比，在$T_c$附近，膜构象波动将受到{ \em抑制}，已知纯流体膜的热波动在所有非零温度下都会降低有效弯曲模量。
2014-12-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Tensegrity-Inspired Polymer Films: Progressive Bending Stiffness through Multipolymeric Patterning
本研究受张拉整体结构启发，利用多聚合物图案化技术开发出在弯曲下渐进变硬的聚合物薄膜，其机制为杆件突出产生膜张力及最大曲率区域第二面积矩增加。
2024-11-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Boson peak, elasticity, and glass transition temperature in polymer glasses: Effects of the rigidity of chain bending
超低频振动谱（玻色子峰）和非仿射弹性响应是玻璃最重要的特性。在这里，聚合物玻璃的振动和机械性能的检查，通过使用粗粒度的分子动力学模拟，特别注意的聚合物链的弯曲刚度的影响。随着刚性的增加，系统在较高的温度下（在恒定压力下）经历玻璃化转变，这降低了玻璃相的密度。的弹性模量，这是由密度的降低和刚度的增加控制，显示出非单调依赖于刚性的聚合物链，所产生的非仿射分量。此外，在振动态密度中观察到明显的玻色子峰，其取决于宏观剪切模量$G$。具体地，玻色子峰值频率被缩放为$ω_\mathrm{BP} \propto \sqrt{G}$。这些结果提供了玻色子峰，剪切弹性，和玻璃化转变温度之间的正相关性。
2019-08-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shape fluctuations and elastic properties of two-component bilayer membranes
采用两亲性分子的粗颗粒模型研究了双组分双层膜的弹性性质。这里所考虑的两种两亲物的差别仅在于它们的长度。进行分子动力学模拟以分析双组分双层膜的形状波动并确定其弯曲刚度。的弯曲刚度和它的逆被发现是非单调函数的摩尔分数$x_{\rm B}$的较短的B-两亲物，因此，不满足一个简单的杠杆规则。双层的本征面积也表现出对$x_{\rm B}$的非单调依赖性和接近$x_{\rm B} \simeq 1/2$的最大值。
2004-12-16 cond-mat.soft
Curvature Instability of Membranes near Rigid Inclusions
在多组分膜中，内部标量场可能与膜曲率耦合，从而使膜弹性常数重整化并使平坦膜不稳定。在这里，一般弹性理论的膜被认为是采用四次曲率展开。对长棒状夹杂附近的薄膜形状及其变形能进行了解析研究。在可以忽略端部效应的极限下，膜对这种夹杂物的非线性响应以精确的形式存在。值得注意的是，新的形状的解决方案时，膜曲率不稳定，表现为负刚度。在不稳定点附近（即刚性消失时），膜由四次项稳定，从而产生新的长度尺度和形状及其能量分布的新尺度指数。在夹杂物处施加力引起的接触角提供了一种通过实验确定四次曲率模量的方法。
2017-08-25 cond-mat.soft
Mechanical behavior of a wormlike chain with variable bending rigidity along the chain contour in free space
本文提出了一种有效地处理自由空间中非均相高分子链力学性质的理论，其核心问题是在沿链轮廓变化的持久长度（一种弯曲刚度的度量）条件下，求出扩散方程和取向-取向关联函数。此外，我们还给出了测量可变持续长度的具体实验方法来检验我们的理论。为了验证理论预测，我们还进行了大量的布朗动力学模拟的基础上的广义珠棒（GBR）模型，并表明我们的理论是与模拟结果吻合良好。作为应用，成功地分析了DNA链的力学行为的序列依赖性，给出了基本二核苷酸台阶的精确持续长度，并通过使用基本台阶设计其他DNA片段进行验证。
2019-11-04 cond-mat.soft physics.bio-ph
Thermal stiffening of clamped elastic ribbons
本文用分子动力学研究了两端固定的二维热起伏弹性膜的振动。我们直接提取的谐振峰的频率域中的随时间变化的高度的本征模式和测量相应的本征频率上的膜的微观弯曲刚度的依赖性，同时照顾的微妙的作用，热收缩时产生的张力的投影面积是固定的。在有限的温度下，我们表明，有效的（宏观）弯曲刚度往往是一个常数的裸弯曲刚度消失，一致的理论论据，即膜的大规模的弯曲刚度产生从一个强大的热重整化的微观弯曲刚度。实验实现包括共价键合的二维原子薄膜如石墨烯和二硫化钼或软物质系统如红细胞的血影蛋白骨架或二嵌段共聚物。
2017-02-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Statistical mechanics of thermal fluctuations of nearly spherical membranes: the influence of bending and stretching elasticities
近球形囊泡和微乳液液滴的理论研究，目前的热激发系统，受到限制的典型例子，进行了审查。我们考虑了固定面积$A$和固定体积$V$约束下的此类系统的形状涨落，其几何形状用标量球谐函数表示。这些约束可以以不同的方式纳入理论。在对两种方法进行介绍性回顾之后：用δ功能膜区$A$精确固定[Seifert，Z. Phys. B，97，299，（1995）]或近似地通过与$A$共轭的拉格朗日乘子$σ$ [Milner和Safran，Phys. Rev. A，36，4371（1987）]，我们讨论了拉伸效应的确定作用，这已经在包含拉伸能量项的模型的框架中宣布，通过膜囊泡张力表达[Bivas and Tonchev，Phys.Rev.E，100，022416（2019）]。由于所用哈密顿量的涨落谱不是精确可解的，因此发展了一种基于自由能的Bogoliubov不等式的近似方法。最后一种方法中的面积约束表现为膜张力的自洽方程。在一般情况下，这个方程在解析上是难解的。然而，可以通过对模型参数的值施加一些限制或研究极限情况来深入了解背后的物理学，在极限情况下求解自洽方程。合奏的等效性的影响进行了讨论。
2020-09-19 cond-mat.soft
On the Bending Energy of Buckled Edge-Dislocations
对带有拓扑缺陷的弹性膜的研究有着悠久的历史，至少可以追溯到20世纪50年代。当允许在三维空间中屈曲时，具有缺陷的膜可以完全释放其面内应变，剩余弯曲能量，其刚性模量与拉伸模量相比较小。在本文中，我们研究膜与一个单一的边缘位错。我们证明了与无应变配置相关的最小弯曲能随系统的尺寸几何发散。
2017-09-05 cond-mat.soft math-ph math.MP
Statistical thermodynamics of membrane bending mediated protein-protein attraction
整合膜蛋白使周围的双分子层变形，产生影响远处蛋白质的长程力。这些力可以是吸引力或排斥力，取决于蛋白质的形状、高度、与双层的接触角以及局部膜曲率。虽然相互作用能不是成对加和的，但对于足够低的蛋白质密度，热力学性质仅取决于对相互作用。在这里，我们计算对相互作用的潜力和熵的贡献的二维渗透压的非环状蛋白质的集合。与直接的短程相互作用如范德华、疏水或静电相互作用相反，局部膜高斯曲率和蛋白质椭圆率都可以在两个蛋白质之间诱导吸引力，距离可达它们典型半径的十倍。对于平坦的膜，弯曲刚度的$\sim 30k_{B}T$，和适度的椭圆，我们发现热平均吸引力的相互作用顺序$\sim 2k_{B}T$。这些相互作用可能在蛋白质聚集的中间阶段发挥重要作用。
2000-01-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Comment on `Renormalization-Group Calculation of the Dependence on Gravity of the Surface Tension and Bending Rigidity of a Fluid Interface'
结果表明，在物理评论Lett。86，2369（2001）违反了使重力加速度$g$消失的基本对称性要求，因此其结果不能应用于$g\to 0$的界面的临界性质。
2001-04-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech hep-th
Cell membrane disruption by vertical nanopillars: the role of membrane bending and traction forces
获得进入细胞内部的通道对于许多应用是基本的，例如电记录、药物和生物分子递送。一种非常有前途的技术包括在纳米/微柱上培养细胞。与纳米结构接触的细胞的紧密粘附和高度局部变形可以促进脂质在质膜处的透化，从而提供进入内部隔室的途径。然而，关于何时以及如何靶向细胞内环境以及几何形状和与表面相互作用的作用，仍然存在很多实验争议。因此，我们研究，粗粒度的分子动力学模拟的细胞膜，高应变和弯曲条件下的脂双层的机械性能。我们发现，脂质双层的高曲率显著降低了实现膜破裂所需的牵引力。之后，我们实验研究了具有可比的纵横比，但在边缘不同的锐度值的柱的细胞膜的透化速率。实验数据支持模拟结果：即使是直径在微米范围内的柱，当它们的边缘足够尖锐时，也可能导致局部膜破裂。因此，透化可能性与柱的局部几何特征有关，而不是与直径或纵横比有关。本研究也可以为组织工程和细胞生长的三维生物界面的设计提供显着的贡献。
2018-04-27 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
How periodic surfaces bend
研究周期性表面的有效薄膜模式与有效弯曲模式正交，证明模式总数不超过3，并用曲面折痕镶嵌实例说明。
2024-08-28 cond-mat.soft math.DG
Effective Medium Theory of Filamentous Triangular Lattice
我们提出了一个有效的介质理论，包括弯曲以及拉伸力，我们用它来计算一个稀释的丝状三角形晶格的机械响应。在这个晶格中，键是中心力弹簧，并且在同一细丝上的相邻键之间存在弯曲力。我们研究了稀释晶格中的每个键存在的概率为$p$。我们发现一个刚性阈值$p_b$，它具有相同的值为所有积极的弯曲刚度和交叉表征弯曲，拉伸，弯曲-拉伸耦合弹性制度控制的中心力刚性渗透点在$p_{\textrm{CF}} \simeq 2/3$的晶格时，纤维弯曲刚度消失。
2013-01-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft physics.bio-ph
Induced stresses in quasi-spherical elastic vesicles: local and global Laplace-Young law
在弹性球膜上，不存在由弯曲能引起的应力，相应的Laplace-Young定律不涉及弹性弯曲刚度。然而，当考虑一个轴对称的扰动，捏球，它会导致非平凡的应力在整个膜。在本文中，我们引入了一个理论框架来研究由球周围的几何扰动引起的应力。我们发现当地的平衡力方程沿法线方向的囊泡，并沿单位副法线，切线的膜;同样，闭环上的全局平衡力方程也进行了检查。我们分析了应力的分布在膜上的萌芽过渡发生。对于封闭的膜，我们得到修改后的杨-拉普拉斯定律，出现作为这种扰动的后果。
2018-08-08 cond-mat.soft
Polymer translocation into cavities: Effects of confinement geometry, crowding and bending rigidity on the free energy
采用蒙特卡罗模拟研究了聚合物在空腔中的迁移。将聚合物建模为长度高达N = 601个单体的硬球链，我们使用多重直方图方法来测量聚合物的构象自由能相对于易位单体的数量的变化。然后使用所得的自由能函数来获得聚合物的移位部分的限制自由能。我们的特点的限制自由能的柔性聚合物在腔体中具有恒定的横截面积A为各种腔体形状（圆柱形，矩形和三角形），以及锥形和锥形的锥形腔。自由能与腔体体积和易位聚合物子链长度的标度一般与简单标度参数的预测一致，标度指数的小偏差可能是由于有限尺寸效应。的限制自由能强烈地依赖于腔形状的各向异性，是一个最小的等距腔形状的长度/宽度比的单位。对于易位成无限长的锥体，缩放的自由能与锥角是一致的理论预测采用斑点模型。我们还研究了聚合物弯曲刚度对圆柱形空腔的移位自由能的影响。对于等距腔，所观察到的标度行为与理论预测部分一致。此外，易位到高度不等轴的圆柱形腔导致一个多阶段的折叠过程的刚性聚合物。最后，我们研究了腔体内拥挤剂的影响。我们发现，禁闭自由能随拥挤密度的增加而增加。在恒定的填充分数，这种效果的幅度减少与增加拥挤/单体尺寸比$\geq$ 1拥挤的大小。
2021-03-24 cond-mat.soft
Anisotropic surface tension of buckled fluid membrane
固体薄板和流体薄膜在侧向压力作用下表现出屈曲。在这里，它揭示了流体膜具有各向异性屈曲表面张力相反，固体片。令人惊讶的是，表面张力垂直于屈曲方向表现出更强的依赖性比平行于它。我们的理论预测支持无网格膜模型的数值模拟。该各向异性张力可用于测量膜的弯曲刚度。研究还发现多层屈曲膜之间存在相同步现象。
2011-06-01 cond-mat.soft
Stiffening Thermal Membranes by Cutting
二维结晶膜最近已经在实验上实现了石墨烯和二硫化钼等系统，引发了对它们的统计特性的兴趣。热波动可以显著影响适当热化的膜的有效机械性能，使弯曲刚度和弹性模量重新归一化，使得特别地，它们变得比它们的裸弯曲刚度更难弯曲。我们使用分子动力学模拟来研究如何热化的二维夹持带（杠杆）的力学行为取决于其精确的拓扑结构和几何形状。我们发现，一个简单的狭缝平滑粗糙度测量的高度波动的方差。这种违反直觉的效果可能是由于狭缝的唇缘在带的完整区域中扭转的相反姿势的耦合。
2017-06-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Curvature fluctuations of fluid vesicles reveal hydrodynamic dissipation within the bilayer
本文通过巨型囊泡闪烁光谱实验证明，曲率半径小于Saffman-Delbrück长度的非平面膜的弯曲涨落由膜内粘性流动主导，并可从形状时间关联的短时行为可靠提取膜粘度，揭示DPPC:胆固醇膜为牛顿流体而聚合物膜流变更复杂。
2024-07-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Bending models of lipid bilayer membranes: spontaneous curvature and area-difference elasticity
我们预设了一个计算研究的弯曲模型的曲率弹性的脂双层膜，是相关的模拟囊泡和红细胞。我们计算弯曲能量和力的三角形网格和评估和扩展四个完善的计划，他们的近似：坎特和纳尔逊1987年，物理修订A 36，4020，Jülicher 1996年，J物理II法国6，1797年，Gompper和Kroll 1996年，J物理I法国6，1305，和迈耶等。等，2003年，在可视化和数学III，Springer，第35页，被称为A，B，C，D。我们提出了一个比较研究，这四个计划的最小弯曲模型，并提出扩展方案B，C和D。这些扩展将参考状态和非本地能量占自发曲率，双层耦合，和面积差弹性模型。我们的研究结果表明，所提出的扩展增强模型，以考虑形状变换，包括出芽/囊泡以及非轴对称形状。我们发现，扩展方案B是优于其余的准确性，鲁棒性以及简单的实施。我们证明了该计划的能力，包括几个基准问题的出芽囊泡的过程和再现的相图的囊泡。
2019-05-01 cond-mat.soft cs.CE math.DG
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
