Wrinkling of Random and Regular Semiflexible Polymer Networks
本文研究了二维无规和三角形半柔性聚合物网络在剪切作用下的变形。这两种类型的半柔性网络表现出一个小的临界剪切角以上，其规模与1.9和2.0之间的弯曲模量的指数。随机网络表现出滞后的阈值。起皱使总弹性能降低高达20%，并强烈影响所有半柔性网络的弹性特性，例如弯曲和拉伸主导行为之间的交叉。在随机网络中，我们也发现了亚稳态褶皱配置的证据。而随机网络的无序微结构影响褶皱振幅的标度行为，它对褶皱波长的影响很小。因此，皱纹代表了剪切应变或弹性性质的稳健的、与微观结构无关的测定。
2014-06-05 cond-mat.soft
How does torsional rigidity affect the wrapping transition of a semiflexible chain around a spherical core?
以核小体为模型，研究了半柔性链的扭转刚度对染色质的基本单位--核小体的包裹转变的影响。通过分子动力学模拟，我们发现在拓扑约束条件下，扭转效应对链的缠绕有决定性的影响。特别地，扭转应力（i）诱导缠绕/展开过渡，并且（ii）导致具有在没有拓扑约束的情况下永远不会出现的相反缠绕方向的独特复杂结构。我们进一步研究了拉伸应力对核小体模型的影响，以及扭转应力对包裹方式的独特特征影响。
2010-04-22 cond-mat.soft
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
Spectral Signatures of Active Fluctuations in Semiflexible Polymers
Indian Institute of Science Education and Research Mohali（印度科学教育研究所穆哈利分校）
研究活跃环境如何转化为半柔性聚合物内部波动谱，通过显式主动布朗粒子的力统计推导出时序持久和空间相关的噪声模型，并通过模拟验证。发现活动性重新组织波动谱而非均匀改变：增强主动力主要增强最低模式，而增强持久性使谱权重向更长波长转移。
2026-04-11 cond-mat.soft
Statistical Mechanics of Semiflexible Chains: A Meanfield Variational Approach
我们描述了一个简单的平均场变分方法来研究一些性质的固有刚性链，这是适当的模型为一大类生物聚合物。我们提出的计算端到端的距离分布和刚性链在拉伸下的弹性响应使用这种方法。在前一个例子中，我们发现，简单的表达式几乎定量地符合计算机模拟的结果。对于受拉刚性链的情况，我们用解析方法恢复了所有已知的极限.我们与最近关于DNA拉伸的实验取得了定量一致。我们的方法的局限性进行了讨论。
1997-05-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elasticity of semiflexible polymers with and without self-interactions
从离散的{ \it蠕虫状链}模型导出了力-伸长关系的{\it new}公式。该公式正确地拟合了最近的一些实验数据的聚合物拉伸和一些数值模拟与成对排斥势。对于一个更现实的Lennard-Jones势的协议与模拟被发现是好的，当温度高于$θ$温度。对于较低的温度出现平台，正如最近的一些实验和理论结果所预测的那样，我们的公式仅在高力状态下给出了良好的结果。我们简要地讨论了其他类型的自相互作用预计将影响聚合物的弹性。
2003-07-01 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
Scattering function of semiflexible polymer chains under good solvent conditions
利用截断-富集Rosenbluth蒙特卡罗算法，在考虑拉伸力的影响下，在$d=2$和$d=3$维上计算了半柔性大分子稀溶液在良溶剂条件下的散射函数.使用自避免行走的$N = 25600$步骤上的正方形和简单立方晶格，可变链刚度建模通过引入能量罚$ε_b$链弯曲;改变$q_b=\exp (- ε_b/k_BT)$从$q_b=1$（完全柔性链）到$q_b = 0.005$，持久长度可以变化超过两个数量级。对于未拉伸的半柔性链，我们测试的Kratky-Porod蠕虫状链模型描述的散射函数的适用性，并讨论方法提取持久性长度估计散射。虽然在$d=2$中，从棒状链到自避免行走的直接交叉使Kratky-Porod描述无效，但如果Kuhn段$n_K$的数量不超过极限值$n^*_K$（取决于持久长度），则在$d=3$中对于刚性链成立。对于拉伸链，Pincus斑点大小作为进一步的特征长度尺度输入。如果使用实际观察到的链延伸$<X>$（在力的方向上的端到端距离）以及相应的纵向和横向线性尺寸$<X^2> - <X>^2$、$<R_{g,\bot}^2>$，则通过修改的德拜函数很好地描述了散射的各向异性。
2012-08-17 cond-mat.soft
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
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
Stick-release pattern in stretching single condensed polyelectrolyte toroids
利用Langevin动力学方法模拟了单分子半柔性聚电解质在外力作用下的弹性响应，模拟了光镊对DNA分子的拉伸。线性链被多价反离子凝聚成环状。力-伸长曲线呈现出一系列锯齿状结构，实验中称之为释棒模式。我们证明，这些模式是环的环状结构的环展开的后果。此外，动力学，如何链的内部结构变化，在张力下，进行了检查。在拉伸的第一阶段，环形凝聚体减小其尺寸，直到环形中的第一个环损失，然后在展开过程的其余部分围绕该尺寸振荡。当圆环链松开一个环时，圆环的法向量被拉向拉力方向，并反复摆回其早期方向。结果提供了新的和有价值的信息有关的弹性和盐凝聚的DNA分子被拉伸的微观结构和动力学途径。
2009-03-03 cond-mat.soft
Stretching short biopolymers by fields and forces
我们研究了半柔性聚合物的机械性能时，聚合物的轮廓长度是其持久长度相媲美。我们计算了不同边界条件下聚合物的精确平均端到端距离和形状，并表明边界效应可能导致与众所周知的长聚合物结果的显着偏差。我们还考虑的情况下，拉伸均匀带电的生物聚合物的电场，我们计算的平均延伸和平均形状，这是喇叭状的。我们的研究结果也适用于长的生物聚合物时，热波动已被平滑了一个大的应用领域或力量。
2007-04-06 cond-mat.soft q-bio.BM
Disordered, stretched, and semiflexible biopolymers in two dimensions
我们研究了二维半柔性生物聚合物的内禀序列依赖曲率的影响，该聚合物的内禀曲率具有短程相关性。我们精确地证明了当不受任何外力作用时，这样的系统等价于一个具有明确定义的内禀曲率和适当的重整化持久长度的系统。我们找到了等效系统的分布函数的精确表达式。然而，我们表明，这样的等效系统并不总是存在的聚合物受到的外力。我们发现，在外力作用下，序列无序效应取决于平均阶数、无序度和实验条件，如边界条件。此外，短至中等长度的生物聚合物可能比“等同系统”预期的更软或具有更小的表观持久长度。此外，在强拉伸力下并且对于长的生物聚合物，序列无序对于弹性是无关紧要的。最后，序列无序的影响可能取决于所考虑的量。
2009-10-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Curvature-induced cross-hatched order in two-dimensional semiflexible polymer networks
在生物组织的组织中反复出现的基序是有效地限制在圆柱形表面上的长纤维状蛋白质链的网络。通常，这种弯曲的准2D几何形状中的纤维采用特征顺序：纤维以随半径变化的角度围绕中心轴缠绕，并且在几种情况下，是强烈双峰分布的。在这封信中，我们调查的一般问题的二维交联网络的半柔性纤维局限于一个圆柱形的基板，并证明，在这样的系统中的弯曲和拉伸能量之间的权衡，非常一般，引起交叉线的顺序。我们讨论了它的限制圆柱体的半径的一般依赖性，并提出了一个直观的模型，说明了曲率诱导秩序的基本物理原理。我们的研究结果揭示了组织生物学中一些奇怪的普遍纤维取向分布的潜在起源，并提出了合成聚合物软材料可被指示或编程以表现出预选大分子排序的新方法。
2015-07-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
Compression of a confined semiflexible polymer under direct and oscillating fields
本文通过粗粒化模拟研究受限半柔性高分子在直流场与振荡场下的压缩行为，揭示强限制、最佳频率交变场及弯曲刚度对场致塌缩和纽结形成的关键作用。
2022-04-11 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
A constrained random-force model for weakly bending semiflexible polymers
横向淬火随机力作用下有向弹性弦的随机力（Larkin）模型是无序系统统计物理中的一个范例。在这个简短的说明中，我们研究了上述模型的修改版本，其中沿聚合物轮廓的总横向力和相关的总扭矩，在每个实现的无序，消失。我们讨论了增加这些约束的优点，并表明它们在强拉伸状态下保持定性行为不变，但它们通过显着的数值前因子减少了随机力的影响。我们还表明，一个横向随机力有效地使长丝柔软的压缩诱导波动。我们计算了相关的线性压缩系数在通常和约束随机力模型。
2011-07-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft q-bio.BM
Electrostatic effects in DNA stretching
从理论上研究了半柔性单链在中等屏蔽和弱屏蔽条件下对拉伸的响应，并着重于DNA实验。通过使用非线性Poisson-Boltzmann描述的链的静电自相互作用，我们明确地证明了有效电荷的概念的某些方面的问题的适用性。这个电荷可以从完全排列的链的静电势的远场渐近行为中提取。令人惊讶的是，在有效电荷方面，静电重整化的持久长度可以正式描述由经典的Odijk-Skolnick-Fixman（OSF）公式，其适用范围仅限于线性化德拜-休克尔（DH）近似。然而，在非线性区域链的短长度行为偏离DH-为基础的结果，即使在电荷重整化。这种差异在计算强电荷DNA的拉伸曲线中得到了揭示，我们的结果与最近的实验结果符合得很好。在弱屏蔽的限制，我们预测的弹性响应有一个独特的两阶段的字符，与一个奇特的中间“不可拉伸”制度。
2006-05-27 cond-mat.soft q-bio.BM
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
Stretching DNA: Role of electrostatic interaction
利用一个简单的蠕虫链模型研究了静电相互作用对DNA拉伸的影响。在小力的限制下，有大的构象波动，使用自洽变分方法处理。对于较小的外力f，我们从理论上和通过一个简单的斑点图发现，扩张的尺度为fr_D，其中r_D是德拜屏蔽长度。在大的力的限制下，静电效应可以在DNA的半柔性链模型内通过假设只有小的偏离棒状构象是可能的来解释。在这种情况下，延伸接近轮廓长度为f^{-1/2}，其中f是外力的大小。该理论被用来分析测量在各种盐浓度下受到张力的双链DNA的延伸的实验。该理论再现几乎定量的弹性响应的DNA在小和大的值f和所有浓度的单价抗衡离子。同时也指出了该理论的局限性。
1998-10-08 cond-mat.soft q-bio
Unwrapping of DNA-protein complexes under external stretching
研究了由半柔性链和具有吸引力的球形核组成的DNA-蛋白质复合物，当链的一端单体受到外力作用，而另一端单体在空间保持固定时的情况.在没有拉伸力的情况下，链条缠绕在芯上。通过施加外部拉伸力，诱导复合物的解缠绕。我们通过计算机模拟和简单的唯象理论来研究解缠过程的静态和动态。我们发现两种不同的情况下，取决于链的刚度：对于一个灵活的链，复杂的规模线性的外力的扩展。球-链复合体是无序的，即链围绕球没有明显的缠绕。另一方面，对于刚性链，复杂的结构是有序的，这让人想起核小体。外拉伸下的解缠过程是不连续的，距离-力曲线有跳跃。这与复合物的离散解旋过程有关。我们的预测是相关的实验，测量力延伸曲线的DNA-蛋白质复合物，如核小体，使用光镊。
2004-03-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
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
Field-extension statistics of charged semiflexible polymers stretched with uniform electric fields
本文改进平均场模型，通过将带电半柔性聚合物链细分为片段并施加不可伸长性约束，更准确地预测均匀电场下的场-伸长统计及横向涨落，为测序技术提供理论支持。
2024-02-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Force-extension relation of cross-linked anisotropic polymer networks
具有取向有序性的交联聚合物网络构成了广泛类别的软材料并且与生物系统（例如，F-肌动蛋白束）。我们分析研究了平行排列的，强拉伸的半柔性聚合物与随机交联的非线性力的延伸关系。在强拉伸极限下，交叉连接的影响是纯熵的，与链的弯曲刚度无关。交联增强了束的不同拉伸刚度。对于硬交联，交联对力-延伸关系的贡献与力成反比。它对交联密度的依赖性，接近凝胶化转变，与剪切模量的依赖性相同。定性行为是由两个链与一个单一的交叉链接在中间的玩具模型。
2012-05-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft physics.bio-ph
Elasticity of a DNA chain dotted with bubbles under force
当DNA链受到一个方向相同的力时，柔性和沿着力的方向的延伸分别与气泡数波动和气泡的平均数有关，这里我们称之为拉伸力。力-温度相图表明存在三临界点（TCP），在那里一阶力诱导的拉链转变变得连续。另一方面，当两个力作用在相反的方向上时，我们称之为解链力，转变仍然是一级的，对于半柔性DNA来说，低温再入相可能会消失。此外，我们还发现，只有当一个外力穿透束缚相并影响气泡状态时，体弹性才会发生变化
2021-05-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Off-Lattice Markov Chain Monte Carlo Simulations of Mechanically Driven Polymers
本文提出一种离格马尔可夫链蒙特卡罗方法，通过自适应非局部移动模拟半柔性聚合物在机械力下的响应，消除了在格模型的取向偏差，并与理论预测高度一致。
2024-09-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Deciphering the Scattering of Mechanically Driven Polymers using Deep Learning
本文提出基于变分自编码器和转换器网络的深度学习框架，实现半柔性聚合物参数与散射函数的双向映射，推断器较传统拟合快三个数量级，为聚合物散射分析提供自动化工具。
2025-03-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
