Controlling Secondary Structures of Bio-Polymers with Hydrogen-Like Bonding
我们提出的生物聚合物的晶格模型，其中的类型的$β$ -片形成可以控制不同类型的氢键，这取决于聚合物的封闭段的相对取向的结果。调整这些不同的相互作用强度导致低温结构与不同类型的取向顺序。我们进行模拟这个模型，因此提出的相图，确定的性质的阶段和这些阶段之间的过渡的顺序。
2007-06-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Theoretical modeling of polymer translocation: From the electrohydrodynamics of short polymers to the fluctuating long polymers
驱动聚合物易位通过纳米孔的理论公式是复杂的孔电流体动力学和非平衡聚合物动力学的构象聚合物波动起源的组合。在这篇综述中，我们讨论了建模的聚合物易位在不同的制度，短和长的聚合物，这两种效果解耦。对于短聚合物的情况下，聚合物的波动可以忽略不计，我们提出了一个刚性的聚合物模型，包括详细的电流体动力学力的易位分子。我们首先表明，电流体动力学理论可以准确地描述流体静压的压力-电压驱动的聚合物捕获实验中的聚合物移位速度和时间的依赖性。然后，我们讨论了静电相关机制负责实验观察到的DNA迁移率反转通过添加多价阳离子在固态孔，和聚合物捕获率的快速增长通过添加单价盐在$α$ -溶血素孔。在聚合物波动盛行的长链聚合物的相反制度，我们审查的等通量张力传播（IFTP）理论，可以表征在单段水平的易位动力学。IFTP理论适用于各种聚合物移位和拉动情况。我们讨论了预测的理论完全灵活和棒状孔驱动和端拉易位的情况下，精确的分析结果可以推导出的易位时间与链长和驱动力的缩放。
2018-12-18 cond-mat.soft
Semi-flexible hydrogen-bonded and non-hydrogen bonded lattice polymers
我们研究了在二维和三维氢键聚合物晶格模型中增加刚度。我们发现，与通过均匀短程相互作用相互作用的聚合物相比，任何刚度都不会改变塌陷过渡：这支持了氢键已经引入有效刚度的物理论点。相反，可能的物理参数，有利于弯曲的聚合物不返回模型的行为，可比的半柔性均匀的相互作用模型，其中典型的$θ$ -点发生的参数值的范围。事实上，对于足够大的弯曲能，晶相完全消失，并且不发生任何类型的相变。我们还比较了有序-无序过渡从球相到结晶相的半柔性均匀相互作用模型的氢和非氢类相互作用的完全柔性的混合模型。我们发现这些相变是同一类型的，是一种新的聚合物临界现象在二维。也就是说，证实了在二维中该转变是二阶的，而不像在三维中已知是一阶的。我们还估计了交叉指数，并表明有一个发散的比热，发现$ϕ=0.7(1)$或等效的$α=0.6(2)$。因此，这与$θ$转换不同，其中$α=-1/3$。
2008-07-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effects of static and temporally fluctuating tensions on semiflexible polymer looping
生物聚合物成环是一个动态过程，普遍发生在细胞中的基因调控，蛋白质折叠等，在细胞环境中，生物聚合物往往受到张力，这是静态的，或暂时波动远离平衡。我们研究的动力学半柔性聚合物成环的存在下，这样的紧张局势，通过使用布朗动力学模拟结合分析理论。我们表明，一分钟的张力显着改变循环时间，特别是长链。考虑二分法翻转噪声作为一个简单的例子的非平衡张力，我们发现的共振激活的现象，其中的循环时间可以是最小的最佳翻转时间。我们讨论我们的结果与最近的实验。
2011-12-02 cond-mat.soft q-bio.BM
A new bond fluctuation method for a polymer undergoing gel electrophoresis
我们提出了一种新的计算方法来研究聚电解质的凝胶电泳。我们已经开发的方法最初纳入紧密的聚合物部分的滑动运动的电场到键涨落方法（BFM）。这种运动是由于张力在远大于持久长度的距离上通过松弛单体在紧密部分的任一端处的非局部运动来实现的。后一种运动是随机引入的。这种新的BFM克服了传统BFM中聚合物被凝胶纤维捕获在相对大的领域中的众所周知的困难。同时，它也正确地再现了聚合物在消失场极限下的平衡性质。因此，新的BFM变成了一个有效的计算方法来研究凝胶电泳在较宽的电场强度。
1998-08-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase separation of polymer-bound particles induced by loop-mediated 1D effective long-range interactions
细胞质被组织成隔室。相分离是一种简单的方式来创建无膜隔室，以限制和定位像蛋白质这样的颗粒。在许多情况下，这些颗粒与波动的聚合物如DNA或RNA结合。我们提出了一个一般的理论框架，这样的聚合物结合的粒子，并推导出一个有效的一维格子气模型与最近邻和新兴的长程相互作用所产生的环状配置的波动聚合物。我们认为，一维相变存在于这样的系统中的高斯和自避免聚合物，并使用变分方法，超越平均场论，我们得到完整的平均占有温度相图。为了说明这个模型，我们将其应用到生物相关的情况下，ParABS，一种流行的细菌DNA分离系统。
2018-11-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the reliability of mean-field methods in polymer statistical mechanics
通过比较最近发展的格子平均场论（LMFT）方法与两个独立的数值蒙特卡罗模拟的结果，研究了聚合物统计力学的平均场方法的可靠性，模拟了聚合物链在球形空腔中的运动和聚合物链在两个不同半径的限制球之间的分配问题。结果表明，在某些情况下，LMFT和模拟结果之间的协议是优秀的，而在其他情况下，如强烈波动的单体排斥场的情况下，LMFT的结果同意模拟只有定性。各种近似的LMFT方法进行了系统的估计，并解释了两组结果之间的定量差异的鞍点近似，隐含在平均场方法，在强烈波动的领域的情况下，减少准确性。
2000-05-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A Transient Bond Model for Dynamic Constraints in Meso-Scale Coarse-Grained Systems
缠结聚合物的动力学性质来源于聚合物链之间的不可交叉性所产生的动力学约束。我们针对此类动态约束系统提出了一个具有瞬时键合的高度粗粒度仿真模型。基于响应粒子动力学（RaPiD）模型的思想[P.Kindt和W. J.Briels，J.Chem.Phys.127，134901（2007）]和多链滑动弹簧模型[T. Uneyama和Y. Masubuchi，J.Chem.Phys.137，154902（2012）]，我们构建了RaPiD型瞬态键模型作为粗粒度的滑动弹簧模型。在我们的模型中，一个聚合物链被表示为一个单一的粒子，和粒子连接的瞬态键。瞬态键调节粒子的动力学，但它们不影响平衡时的静态性质。我们显示的纠缠聚合物系统和瞬态键模型的参数之间的关系。通过瞬态键模型的基础上进行模拟，我们展示了模型参数如何影响线性粘弹性行为和扩散行为。我们还表明，缠结聚合物系统的粘弹性行为可以很好地再现瞬态键模型。
2018-12-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A statistical mechanics framework for polymer chain scission, based on the concepts of distorted bond potential and asymptotic matching
为了设计越来越坚韧、有弹性和耐疲劳的弹性体和水凝胶，必须建立分子水平上的可控网络参数与控制损伤和失效的宏观量之间的关系。基于统计力学的本构模型使用了具有刚性连接的自由连接链（FJC）模型的变体。然而，由于一个聚合物链的自由能状态是占主导地位的双折射键的扭曲效应的链接近其断裂点，键的延伸性应该考虑到，如果该模型是为了捕捉链断裂。为此，一个新的键势补充到FJC模型（如在Buche和同事的uFJC框架中导出的），我们已经扩展到产生一个易于处理的，封闭形式的模型，该模型适合于本构模型的开发。受渐近匹配uFJC模型响应的启发，推导出一个简单的、准多项式的、非谐的键势能函数。利用该键势，建立了键拉伸和链力依赖于链拉伸的近似但高精度的解析函数。然后，利用这个模型，一个随机热涨落驱动的链断裂框架的发展。这个框架是基于一个力修改倾斜的债券潜力，占扭曲的债券势能，允许计算耗散断链能量。该模型适合于从原子力显微镜拉伸试验中收集的单链机械响应数据，以进行验证，并收集对分子物理学的更深入了解。由于它们的分析性质，这种聚合物链模型和相关的断裂框架可以直接在有限元模型中实现，解释多分散弹性体网络中的断裂和疲劳。
2022-08-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Living Helices in Fluctuating Polymer Chains: Cooperative Nucleation, Dynamics, and Lifetime
Indian Institute of Science, Bengaluru（印度科学学院）
通过粗粒化统计力学理论和三态合作模型，研究聚合物链中瞬态螺旋段的成核、动态演化及寿命，揭示其由合作增益与非线性惩罚竞争决定的有限尺寸稳定性。
2026-05-29 cond-mat.soft
Conformations and dynamics of active star polymers
我们研究了活性星形聚合物的构象和动力学。分析表明，活性星型聚合物的拉伸行为与活性直链有很大的不同。的构象和键-键的相关性的目视检查揭示了一个更好的协调的星型聚合物的对齐和协调的债券比线性对应物。在高的作用力值下，该结构显著影响链延伸转变。被动星型聚合物的形状因子和臂非球面度比的比例律与被动情况下的主动力值低于过渡相吻合。对于高于过渡范围的值，这些量的缩放切换到不同的值。
2022-10-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Simulations of Two-Dimensional Unbiased Polymer Translocation Using the Bond Fluctuation Model
我们使用键波动模型（BFM）来研究在聚合物上没有外力的情况下，长度为$N$的移位聚合物在二维上的孔封锁时间（即，无偏易位）和流体动力学相互作用（即，聚合物是劳斯聚合物）通过窄孔。使用BFM的早期研究得出结论，孔阻塞时间与聚合物长度成比例，如$τ_d \sim N^β$，与$β=1+2ν$，而最近的一些研究与不同的聚合物模型产生的结果与我们最初预测的$β=2+ν$一致。这里$ν$是聚合物的Flory指数; 2D中的$ν=0.75$。在本文中，我们表明，对于BFM，如果模拟扩展到更长的聚合物，声称的缩放$τ_d \sim N^{1+2ν}$不再持有。我们的有限尺寸效应的特点，并研究在BFM中的单个单体的流动性。特别是，我们发现，在BFM中，在孔附近的个别单体的流动性在垂直于膜的方向上受到严重抑制。在对抗这种抑制的BFM的修改（但可能在动态中引入其他伪影）之后，表观指数$β$显著增加。我们的结论是，BFM模拟不排除我们的理论预测无偏易位，即$β=2+ν$。
2010-01-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Cross-linked polymers in strain: Structure and anisotropic stress
分子动力学模拟使人们能够将材料受到应变时微观结构的演变与各向异性应力相关联。由于在交联聚合物中的恒定应变率载荷引起的各向异性应力主要取决于均方键长和均方键角。由于链堆积和空间分布而排除的体积相互作用也对应力响应有影响。键长沿链的分布是不均匀的。相反，链末端的键长较大，并且从两端朝向链的中间均匀地减小。该效应是由于交联剂的存在。与线性聚合物一样，在高密度值下，均方键长的变化主导回转半径和端到端长度的变化。也就是说，键变形在尺寸和形状的变化上占主导地位。均方键长的大变化反映在应力响应的跳跃中。短链聚合物的行为或多或少类似于刚性分子。温度对响应有特殊的影响，即使键长随温度增加，应力响应随温度升高而降低。这是由于排除体积效应的主导作用，其导致在较高温度下的较低应力。在低应变速率下，观察到从$ε=0.2$到$ε=0.5$的粘结拉伸中的一些松弛。在高应变速率下，链的内部变形超过其解卷，导致应力水平上升。
2011-05-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Structure, molecular dynamics, and stress in a linear polymer under dynamic strain
线性聚合物的结构性质及其随时间的演化与其各向异性应力响应有很大关系。均方键长和平均键角是影响聚合物中时变应力的关键参数。键长沿链的分布是均匀的，在末端没有任何突变。在密度、温度、应变速率和链长等外部设定参数中，聚合物的密度和链长对应力有显著影响。在高密度值下，均方键长的变化主导了回转半径和端到端长度的变化。换句话说，键变形占主导地位，而不是尺寸和形状的变化。此外，均方键长也有很大的变化，反映为应力的跳跃。超过一个特定的值的链长，$n = 50$，称为纠缠长度，应力响应被发现有明显不同的行为，我们归因于纠缠效应。短链聚合物的行为或多或少类似于刚性分子。当加载时，其内部结构没有显著变化。此外，温度和加载速率对应力有非常温和的影响。除了这些新的结果，我们现在可以解释众所周知的聚合物的动态载荷下的力学行为的观点的演变的分子动力学和衍生的结构性能。这可能导致具有所需机械行为的聚合物合成。
2010-12-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermally activated breakdown in a simple polymer model
我们考虑了均聚物链的热活化断裂。在我们的简单模型中，完整链的动力学是一个劳斯一个，直到键断裂和键断裂被认为是一个第一次通过问题的障碍吸收边界。使用的Wilemski-Fixman近似的框架，我们计算单个键的自由和接枝链的活化时间。我们表明，这些时间关键取决于链的长度和债券的位置产生最小的自由链端。理论发现得到了布朗动力学模拟的定性证实。
2009-10-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Cyclic Bonds in Branched Polymers
在凝胶化理论中，它已经隐含地假设：（I）环状键是返回到自身的有限键;（II）环状键在网络结构中随机分布。本文从一个新的角度重新审视了这两个假设。通过与实验观测结果的比较，评估的物理合理性的假设。
2015-09-16 cond-mat.soft
Elastic modulus and yield strength of semicrystalline polymers with bond disorder are higher than in atomic crystals
我们进行彻底的分子动力学模拟比较弹性和原子晶体和模型半结晶聚合物，后者的特点是非常相似的位置有序相对于原子晶体和相当大的键无序的产量。我们发现，半结晶聚合物的弹性模量、剪切屈服强度和临界屈服应变均高于原子晶体的相应值（模量和屈服强度），或与原子晶体的相应值（临界应变）相当。研究结果表明，键无序抑制位错介导的可塑性与位置顺序的聚合物固体。
2018-11-16 cond-mat.soft
Miscibility behavior and single chain properties in polymer blends: a bond fluctuation model study
综述了二元聚合物共混体系的相容性和单链性质的计算机模拟研究。我们考虑各种架构的混合，以确定重要的架构参数的粗粒度的水平和研究其定性后果的可扩展性行为。相图，交换化学势和组合物之间的关系，和对称的线性链的共混物，环状聚合物的共混物，共混物的内聚能的不对称性，共混物与不同的链长，共混物与不同的单体形状，和共混物的组分之间的刚度差距的分子间的对相关函数进行了讨论。我们研究了对称和不对称共混物中单链构象的温度和组成依赖性，并将我们的研究结果与标度参数和详细的SCF计算进行了比较。共混物中的单链动力学的两个方面进行了讨论：在一个二元共混物和不可逆反应的一小部分的反应性聚合物在一个强烈的隔离界面的短非纠缠链的动力学。相关的非格模拟和分析理论进行了简要讨论。
1999-02-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
RNAlike polymer model: exact calculation on the Bethe lattice
我们考虑一个晶格聚合物模型（随机行走），其中行走被允许访问晶格键最多两次。这样的模型可能与描述RNA分子的统计特性有关。为了模拟碱基配对，我们分配一个有吸引力的能量项到每个双重访问的债券，和进一步的贡献，每对连续的双重访问的债券。后一项预期模拟堆积效应，而不考虑序列效应，即化学特异性效应。相图的工作完全在贝特格，在一个大正则配方。在稀溶液（单分子）的限制，该系统经历了两个不同的相变，在降低温度时：一个Thetike崩溃从一个膨胀的“线圈”状态到一个“熔融”状态，与低分数的双重访问的债券，并随后到一个“配对”状态，与空的或双重访问的债券。堆积效应驱动后者从二阶到一阶的转变。
2006-11-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
How a local active force modifies the structural properties of polymers
我们研究的动态聚合物，描述为一个变体的劳斯链，由一个活性终端单体（头）驱动。局部主动力诱导从球状到细长状态的过渡，如通过研究端到端距离所揭示的，其方差在适当的近似下解析预测。由局部自推进产生的Rouse模式的弛豫时间的变化与从球状到细长构象的转变是一致的。此外，链头的键-键空间相关性也受到影响，并且观察到沿链的过度拉伸键的梯度。我们比较我们的数值结果与唯象刚性聚合物理论和几个分析预测Rouse链近似。
2020-01-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spectral sensitive phonon wipeout due to a fluctuating spin state in a Fe2+ coordination polymer
在自旋交叉系统[Fe（pmd）（H2O）{Au（CN）2}2]*H2O中的拉曼散射揭示了一个复杂的三相自旋态转变，与先前在磁化测量中的观察相反。我们观察到不同的自旋态相位作为温度和电磁辐射在可见光谱范围内的函数。存在一个自旋态的涨落相位，并伴随着低频声子散射强度的意外消失。此外，我们观察到一个阶段，减少对称性，这是由于合作Jahn-Teller效应。显著的电子-声子相互作用表现为与{FeN 6}和{FeN 4 O2}配位八面体相关的声子的强Fano共振。密度泛函理论支持这种解释。
2009-01-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.str-el
A multi-species exchange model for fully fluctuating polymer field theory simulations
场论模型已被广泛用于研究非均匀聚合物熔体和溶液的相行为，无论是在自洽的平均场计算和数值模拟的完整理论捕捉组成波动。常用的模型可分为两类，即{ \it物种}模型和{ \it交换}模型。物种模型涉及明确依赖于源于物种密度算子和它们的共轭化学势场的场的泛函的积分。相反，交换模型只保留化学势场的线性组合。在两个组件的情况下，交换模型的发展一直有助于使稳定的复杂Langevin（CL）模拟的完整的复值理论。对于物种类型的场论，还没有建立起类似的稳定CL方法。在这里，我们介绍了一个扩展的交换模型的任意数量的组件，即多物种交换（MSE）模型，它大大扩展了类的软材料系统，可以访问的复杂的Langevin模拟技术。我们证明了稳定性和准确性的MSE-CL抽样方法，使用数值模拟的三块和四块的熔体，和四块quadrant熔体。这种方法应该能够在多嵌段/多物种聚合物共混物和复合材料的波动现象的广泛的研究。
2014-10-01 cond-mat.soft
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
Rethinking failure in polymer networks: a probabilistic view on progressive damage
Cornell University（康奈尔大学）；Pasteur Labs（巴斯德实验室）；Technion - Israel Institute of Technology（以色列理工学院）
本文提出一种基于统计力学的模型，用于确定链段上的力分布，并结合倾斜键势能计算键断裂的激活能，从而确定键（和链）失效的概率，应用于聚合物网络的损伤和断裂建模。
2026-05-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Bond disorder, frustration and polymorphism in the spontaneous crystallization of a polymer melt
用分子动力学方法模拟了高分子熔体的等温、等压自发结晶过程。阻挫是通过键长和非键势最小值的位置设定的两个不相称的长度尺度引入的。显着的多态性与相当大的键无序，扭曲的局部包装和全球单体的安排进行观察。以下方面的分析：i）表征整体和局部顺序的取向序参量和ii）单体的次近邻的角分布得出多晶型物以扭曲的Bcc样晶格排列的结论。
2018-11-16 cond-mat.soft
Generalized models for bond percolation transitions of associative polymers
具有粘合剂-间隔物结构的缔合聚合物经历结合相分离和键渗透的相变。在这里，我们概括了平均场模型的键渗透和提取有效的贴纸相互作用强度从实验数据中为特定的蛋白质。我们使用基于图形的蒙特卡罗模拟来评估被平均场模型忽略的影响。这些包括键协同性，其定义为在存在先前键的情况下新键（物理交联）的强度的变化。我们发现，键协同从根本上改变相行为，特别是在亚化学计量制度的互补贴纸的化合价。
2020-04-07 cond-mat.soft physics.bio-ph
Self-assembly and glass-formation in a lattice model of telechelic polymer melts: Influence of stiffness of the sticky bonds
强相互作用，自组装遥爪聚合物的晶格集团理论（LCT）提供了一个理论工具，使建立自组装聚合物的重要微观分子细节和它们的本体热力学之间的联系。用于遥爪聚合物的自组装的原始LCT考虑完全柔性线性链的模型[J. Dudowicz和K. F. Freed，J. Chem. Phys. \textbf{136}，064902（2012）]，而我们最近的工作通过包括对每个单独的遥爪链内的键的链半柔性的描述而引入了对LCT的显著改进[W. S. Xu和K. F. Freed，J. Chem. Phys. \textbf{143}，024901（2015）]，但遥爪末端之间的物理缔合（或称为“粘性”）键保持为完全柔性。受普遍存在的空间位阻约束赋予额外程度的键刚度（或刚性）的真实遥爪聚合物的关联的启发，本文进一步扩展了LCT，以允许粘性键是半柔性的，但具有不同于每个遥爪链内的刚度。线性遥爪聚合物熔体的Helmholtz自由能的解析表达式提供了这个模型，并说明性的计算证明了显着的影响力的自组装和热力学遥爪聚合物的粘性债券的刚度。还提供了一个简短的讨论的影响，自组装玻璃形成相结合的LCT描述这种扩展模型的遥爪聚合物的结构弛豫时间和构型熵之间的亚当-吉布斯关系。
2016-05-30 cond-mat.soft
Scaling in rupture of polymer chains
我们考虑均聚物链在恒定加载速率r下一端受拉的断裂动力学。与单键断裂相比，链的存在为断裂动力学引入了两个新的方面：势垒穿越的非马尔可夫方面和力向可断裂键的传播减慢。这两个过程的相对影响进行了研究，第二个被发现是最重要的在中等负荷率。最可几断裂力随键数的增加而减小，其关系为f_{max} const-（ln（N/r））^（2/3），最后趋于饱和值，与N无关。我们所有的分析结果证实了广泛的数值模拟。
2008-07-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stall, spiculate or runaway - the fate of fibers growing towards fluctuating membranes
我们解决了一个增长的半柔性聚合物，或纤维，接近波动的膜在一个角度的动态运动方程。在后期，我们发现了三种不同的状态：纤维{ \em失速}，当纤维生长由于膜阻力而停止时，{ \em失控}，其中聚合物弯曲远离膜，以及另一种状态，其中膜响应是非线性的并且形成管状膜{ \em针状物}。我们讨论了由此产生的“相图”的区域探索（一）单个和成束的肌动蛋白纤维在活细胞中，（二）镰状血红蛋白纤维在红细胞中，和（iii）微管人工囊泡内生长。我们补充我们的分析与完整的三维随机模拟。
2006-08-08 cond-mat.soft
Catch Bonding in the Forced Dissociation of a Polymer Endpoint
对某些超分子键施加力可以最初稳定它们，表现为较低的解离速率。我们表明，这种行为，被称为捕捉键合，现在广泛报道在许多生物物理学债券，一般预期当其中一个或两个的捕获潜力和施加到键的力具有一定程度的非线性。我们列举了可能的情况，并为每一个确定的可能性，如果适用，捕获绑定发生的标准。Kramers理论，平均首次通过时间理论，并最终证实了直接MD模拟的效果是鲁棒的预测。在捕获的情况下，基本上发挥了任何时候的力的债券起源于一个聚合物的对象，这意味着一定程度的捕获键的行为是预期在{ \em任何}蛋白质-蛋白质键，以及在更一般的设置相关的聚合物网络力学或光镊实验。
2017-09-07 cond-mat.soft physics.bio-ph
Crack Propagation in Bone on the Scale of Mineralized Collagen Fibrils : Role of Polymers with Sacrificial Bonds and Hidden Length
结构分子中的牺牲键和隐藏长度（SBHL）提供了纳米尺度下能量耗散的机制。据推测，它们的存在导致更大的断裂韧性比在没有这些功能的材料中观察到的。在这里，我们使用矿化胶原纤维在与SBHL系统的聚合物界面上滑动的简化模型来研究这一假设。一个一维粗粒度的非线性弹簧质量系统被用来模拟原纤维。速率-位移本构方程用于描述聚合物体系的力学性能。该模型量化了界面韧性如何作为聚合物密度和牺牲键数的函数增加。SBHL系统的其他特性，如隐藏的环路的长度和债券的强度，被发现影响的结果。该模型还提供了洞察响应于生理变化的机械行为的变化，例如胶原纤维的矿化程度和纤维间基质中的聚合物密度。模型结果为仿生材料的设计和人体骨内骨折的多尺度建模提供了相关的约束条件。
2014-08-04 cond-mat.soft
Bond Stiffness, not Chain Length, Dictates Polymer Infiltration into Nanopores
我们使用分子动力学模拟研究了物理约束对聚合物在圆柱形纳米孔中的毛细渗透的影响。特别是，我们探测是否临界接触角以上的毛细上升渗透停止发生变化的长链聚合物，可能是由于链限制引起的构象熵的损失。令人惊讶的是，临界接触角并不强烈地依赖于聚合物链的长度，并且对于大的N保持恒定。一个自由能模型的发展表明，渗透的临界角强烈依赖于统计段的大小，而不是总链长，我们确认通过执行MD模拟渗透与半柔性聚合物。这些结果可以为利用毛细上升渗透制备聚合物纳米结构和纳米复合材料提供指导。
2018-08-31 cond-mat.soft
Ring conformations in bidisperse blends of ring polymers
通过计算机模拟分析了化学性质相同的环的双分散共混物中的环（也称为环状聚合物）的尺寸。纠缠环共混物和共混物的互穿环的数据进行了比较，它表明，纠缠环的压缩可以解释由环所界定的最小表面的可穿透分数的变化。针对小环的校正可以通过环捕获至少一个其它环的级联概率$1-P_{OO}$来近似。这两个结果都与以前的工作[1]，以解释压缩的纠缠环在单分散熔体。互穿环熔体中的键-键相关性导致对环尺寸的类似校正，如先前报道的单分散线性熔体[2]。对于纠缠环，键键相关性显示出反相关峰在曲线的距离约10段，符合在归一化的均方内部距离沿环的水平切线。对于足够大的聚合度，这两种观察结果都变得与熔体分子量无关，并且在关闭缠结的样品中没有发现这种行为。因此，与Sakaue最近的提议相反，纠缠环熔体中拓扑相互作用的长度尺度（纠缠长度）必须被认为是常数[3]。
2021-03-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Coarse-Grained Simulation Model for Crystalline Polymer Solids by using Breakable Bonds
该研究构建了含可断裂脆性键与延性键的高度粗粒化模型，以模拟结晶片层网络，并通过单轴拉伸再现结晶聚合物的破碎与屈服行为。
2024-11-20 cond-mat.soft
Numerical Study of Cleavable Bond-Modified Polyethylene for Circular Polymer Design
该研究针对可回收聚合物设计需求，对含10种不同可裂解键的聚乙烯基聚合物开展数值研究，分析可裂解键对多项加工关键性能及结晶过程的影响，通过与线性聚乙烯对比建立指导可持续塑料合成的平台。
2024-04-17 cond-mat.soft
Polymer collapse and crystallization in bond fluctuation models
虽然单一长链聚合物在不良溶剂中的$Θ$ -塌缩通常是连续（三临界）相变，但也有例外，其中它被不连续结晶（液体$\leftrightarrow$固体）转变抢先。对于键涨落模型的一个版本（一个模型，其中单体被表示为$2\times 2\times 2$立方体，并且键的长度可以在2和$\sqrt{10}$之间），最近由F. Rampf { \it等人}长但{ \it有限}链存在明显的塌缩和结晶转变。但是当链长变为无穷大时，两个转变温度收敛到相同的$T^*$，即无限长的聚合物立即坍缩成固态。我们通过观察聚合物在Rampf中结晶来解释这一点{ \it et al.}模型为非平凡立方晶体结构（“A15”或“Cr $_3$ Si”Frank-Kasper结构），其具有许多简并基态，因此具有Bloch壁。如果控制聚合物的生长，使得只有一个基态被填充并且布洛赫壁被完全避免，则液-固转变是平滑的交叉，而根本没有任何急剧的转变。
2013-06-19 cond-mat.soft
Long Range Bond-Bond Correlations in Dense Polymer Solutions
通过Monte Carlo和分子动力学模拟，研究了线性聚合物链上键-键相关函数$C(s)$随柔性链上曲线距离$s$和单体密度$ρ$的变化规律。令人惊讶的是，在密集的三维解决方案的相关性被发现衰减与幂律$C(s) \sim s^{-ω}$与$ω=3/2$和通常假设的指数行为是明确排除了长链。%在半稀释溶液中，$C(s) \approx g^{-ω_0} (s/g)^{-ω}$与$ω_0=2-2ν=0.824$（$ν=0.588$为Flory指数）的密度依赖性比例由尺寸为$ξ$的排除体积团块中包含的单体$g(ρ)$的数量设定。%我们的计算结果与简单的标度参数和微扰计算比较。幂律行为是由于链的连接性和熔体的不可压缩性引起的距离$s \gg g$上的链的自相互作用。%
2004-06-21 cond-mat.soft
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
On the Validity of Effective Potentials in Crowded Solutions of Linear and Ring Polymers with Reversible Bonds
我们进行模拟计算两个聚合物与可逆键的质心之间的有效势。我们调查的影响的拓扑结构的未键合的前体（线性或环）和特定序列的反应基团（从纯粹的随机周期性），建立两者都有很强的影响的有效电位。当两种聚合物的反应位点是化学正交的，使得只有分子内键是可能的时，相互作用变得越排斥，序列越接近周期性。相反的效果被发现，如果两种聚合物具有相同类型的反应位点和分子间键可以形成。我们测试的有效性潜力的解决方案，从高稀释远远高于重叠浓度，通过比较模拟的有效流体与那些真正的所有单体系统。非常好的协议被发现为可逆的线性聚合物，这表明，不像在其非键合对应物的多体效应是轻微的，甚至远高于重叠浓度。可逆环的协议是不太令人满意的，在高浓度的真实系统不显示有效势预测的聚类行为。对于环/线性混合物中的偏自相关，也得到了类似的结果。最后，我们调查的可能性，创建一个凝胶的两个相互渗透的可逆网络。为了这个目的，我们模拟了一个50/50的双组分混合物的可逆聚合物与正交化学的反应位点，使分子间的键只形成在聚合物的相同组件。正如理论相图和有效流体模拟所预测的那样，在所有单体混合物中的两个网络不相互渗透，而是观察到相分离（分层）。
2021-12-24 cond-mat.soft
Calculation of a fluctuating entropic force by phase space sampling
在热平衡中，钉扎在空间中的聚合物链在钉扎点上施加波动力。从统计力学中可以很好地理解这种波动力的平均值是一种熵力，但对基本的力分布知之甚少。在这里，我们介绍了两种相空间采样方法，可以产生的平衡分布的瞬时力施加的终端钉扎聚合物。在这些方法中，代表自由连接链的质点的位置和动量都根据空间约束和总能量的Boltzmann分布进行扰动。使用拉格朗日动力学计算每个构象和动量的约束力。使用终端钉扎链在空间和表面上，我们表明，力的分布是高度不对称的拉伸和压缩力。最重要的是，平均值的分布，这是等于熵力，是不是最可能的力量，即使是长链。我们的工作提供了深入了解熵力的机械起源，和一个有效的计算工具，无偏采样的相空间的约束系统。
2015-04-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
A finite excluded volume bond-fluctuation model: Static properties of dense polymer melts revisited
经典的键涨落模型（BFM）是一种有效的格子蒙特卡罗算法，用于粗粒聚合物链，其中每个单体仅占据一定数量的晶格位置。在本文中，我们提出了一个推广的BFM，我们放松这一约束，并允许重叠的单体受到有限的能量惩罚$\overlap$。这样做是为了系统地改变溶液的无量纲压缩率$g$，以研究在恒定的总单体密度下，致密聚合物熔体中的密度波动对各种静态性质的影响。压缩性直接从静态结构因子的低波矢极限得到。我们认为，例如，由$s$单体沿链隔开的两个键的链内键-键关联函数$P(s)$。它表明，排除体积相互作用从来没有完全筛选非常长的链。如果探测到小于热团尺寸的距离（$s \ll g$），则根据经典的Fixman膨胀，链溶胀，其中，例如，$P(s) \sim g^{-1}s^{-1/2}$。更重要的是，聚合物在更大的距离（$s \gg g$）上的行为就像不可压缩的团块与$P(s) \si m g^0s^{-3/2}$的溶胀链。
2009-08-11 cond-mat.soft
Tuning thermal transport in highly cross-linked polymers by bond induced void engineering
调节热流对于先进功能材料的设计至关重要。在这里，聚合物是特别重要的，因为它们为能量传递提供了不同的途径。更具体地，两个共价键合的单体之间的热流比通过范德华力（vdW）相互作用的两个非键合的单体之间的热流快100倍以上。因此，这两种贡献之间的微妙平衡通常为聚合物材料的热传输系数k的可调性提供指导工具。传统的研究主要集中在线性高分子材料中的k值，近年来的研究也集中在高交联高分子材料中。在这项工作中，使用通用的分子动力学模拟，我们研究了影响HCP的k的因素。我们强调了交联键类型的重要性及其对网络微观结构的影响，旨在为k的可调谐性提供指导原则。虽然这些模拟结果进行了讨论，在现有的实验数据的背景下，我们也作出预测。
2020-12-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Influence of Bonded Interactions on Structural Phases of Flexible Polymers
我们引入了一种新的粗粒度珠弹簧模型的柔性聚合物，系统地研究在热环境中的结构宏观态的形成和稳定性的调整键合电位的影响。采用最近发展起来的广义微正则拐点分析方法，分析了在高级复制交换蒙特卡罗模拟中得到的态密度，该方法可以识别不同的结构相，并构造适当参数化的超相图.它揭示了二十面体相占主导地位的聚合物与不对称和窄的键势，而聚合物与对称和更有弹性的债券往往形成非二十面体核心的无定形结构。我们还观察到与成核后的表面层的形成相关的冻结过渡行为的层次结构。
2019-02-07 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Designing enhanced entropy binding in single-chain nano particles
单链纳米粒子（SCNP）是一类新型的生物和软物质聚合物物体，其中一部分单体能够形成等效的聚合物内或聚合物间键。在这里，我们数值计算表明，一个完全熵的气-液相分离可以发生在SCNP系统。控制的不连续（一阶）的变化-从一个独立的稀释（完全键合）的聚合物相的相，其中聚合物相互熵结合，形成一个（完全键合）的聚合物网络-可以实现通过一个明智的设计的图案的反应性单体沿聚合物链。这种敏感性来自于控制结合的不同熵贡献之间的微妙平衡。
2022-07-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collapse transition in polymer models with multiple monomers per site and multiple bonds per edge
我们目前的结果从广泛的Monte Carlo模拟的聚合物模型，每个晶格网站可以访问到$K$单体和没有限制施加在每个晶格边缘上的键数。这些\textit{multiple monomer per site}（MMS）模型进行了研究的正方形和立方晶格，$K=2$和$K=3$，通过关联玻尔兹曼权重$ω_0=1$，$ω_1=e^{β_1}$和$ω_2=e^{β_2}$访问的网站，分别由1，2和3个单体。两个版本的MMS模型被认为是立即逆转的步行是允许的（RA）或禁止（RF）。与以前的模拟这些模型相比，我们发现RA和RF版本具有相同的热力学行为。在三维中，相图-在空间$β_2 \times β_1$ -的特点是线圈和小球相分离的一条线的$Θ$点，充分证明了度量$ν_t$，交叉$ϕ_t$和熵$γ_t$指数。第二维里系数也证实了$Θ$ -线的存在。这表明，在这些模型中不存在不连续的崩溃过渡，与以前的索赔的基础上观察到的一些分布，这确实存在于一个狭窄的区域非常接近$Θ$ -线时，$β_1 < 0$弱双峰。有趣的是，在二维中，只有一个交叉之间的线圈和小球阶段。
2017-11-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A bond swap algorithm for simulating dynamically crosslinked polymers
提出一种简单稳健的键交换算法，通过在Monte Carlo移动接受中引入偏置项消除不平衡，确保多价和多物种CAN系统中所有物种的细致平衡。
2024-01-13 cond-mat.soft
Effective medium theory of permeation through ideal polymer networks
将有效介质理论（EMT）应用于格气模型，研究了理想聚合物网络中的扩散过程。聚合物通过晶格键上的随机行走来建模，分子可以以一定的概率跳跃。使用EMT计算系统的稳态电流，并将结果与仿真结果进行比较。
2007-03-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermal Degradation of Unstrained Single Polymer Chain: Non-linear Effects at Work
本文利用朗之万恒温器进行分子动力学模拟，研究了非谐势耦合下无应变高分子链的热致断裂。两个下阻尼和过阻尼动力学的情况下进行了研究，并与最近的研究模型聚合物与谐波相互作用的键断进行比较。我们发现，聚合物降解之间的惯性制度和重阻尼动力学定性变化。键愈合（重组）的作用也进行了研究，并获得的重组时间和过度拉伸键长的概率分布。我们广泛的模拟揭示了断裂动力学的许多性质，与独立键随机断裂的概念一致，例如，链断裂的平均时间$<τ>$随温度$T$遵循Arrhenius行为，并取决于聚合物中的键数$N$为$<τ> \propto N^{-1}$。相反，沿着聚合物主链的各个键的断裂速率清楚地表明存在自诱导的不均匀性，所述自诱导的不均匀性由热噪声和非线性的相互作用引起。最后，我们研究的碎裂动力学过程中热膨胀。我们证明，无论是碎片大小的概率分布函数，以及在随后的时间$t$的片段的平均长度表征降解主要是一级反应。
2011-03-11 cond-mat.soft
Crosslinker mobility weakens transient polymer networks
由短寿命键连接的聚合物组成的瞬态网络是生物和合成材料的常见设计主题。瞬时粘结可以提供机械刚性，同时仍然允许在比粘结寿命更长的时间尺度上的粘弹性流动。在许多生物聚合物网络中，如肌动蛋白细胞骨架，短寿命的键是由辅助蛋白形成的，这些蛋白在解结合后扩散开。相比之下，合成网络中的键，如遥爪聚合物的侧基，只能在同一位置重新结合。使用最近开发的粘弹性材料的断裂的理论模型，我们在这里调查的链接流动性的影响下的网络的键动力学的压力。我们发现，虽然平均场的性质，如平均债券连接器的寿命几乎不受影响的债券流动性，网络交联的移动债券断裂更容易由于“泄漏”的连接器从裂纹区域的网络内的应力较小的区域。我们提出了一个理论模型来描述移动链接的重新分配，我们通过模拟验证。我们的工作提供了一个潜在的权衡，细胞面临的洞察力，断裂强度与模块化和紧密的动态控制提供的移动连接器之间。
2018-05-31 cond-mat.soft physics.bio-ph
Polymers with attractive interactions on the Husimi tree
我们得到了具有吸引相互作用的自回避行走模型在由正方形构成的Husimi格上的解。两个有吸引力的相互作用被认为是：单体之间的第一个邻居网站，而不是连续的沿着步行和位于基本广场的相对边缘之间的债券。当配位数q>4时，相图中存在两个相，一个是聚合的，另一个是非聚合的。对于较小的吸引相互作用值，这些阶段之间的过渡是连续的，但对于更高的值的一级转变被发现。对于q=4，发现了更丰富的相图，具有额外的（致密的）聚合相，其对于键之间足够强的强相互作用是稳定的。该模型在三维参数空间中的相图显示了连续和不连续的相变表面以及三临界点、临界端点和三相点的线。
2004-06-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Model for the hydration of non-polar compounds and polymers
我们引入了一个完全可解的非极性化合物的水化的热力学力学模型，基于分组水分子在簇中发生氢键和各向同性的相互作用，簇之间的相互作用被忽略。分析结果表明，在溶质的存在下，氢键的有效加强，连同水分子的几何重组，足以产生疏水行为。我们扩展我们的模型来描述一个非极性均聚物在水溶液中，获得一个明确的证据“冷”和“暖”的溶胀过渡。这表明，我们的模型可能是相关的描述蛋白质折叠的一些特点。
2002-01-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Polymer chain scission at constant tension - an example of force-induced collective behaviour
利用分子动力学模拟研究了由非简谐键耦合的聚合物链段在外加恒定拉力下的断裂。我们表明，链的平均寿命时间逐渐成为独立的债券的数量作为拉力的增长。后者还影响沿着聚合物主链的各个键的断裂速率，这表明惯性效应在断裂过程中起着重要作用。局部缺陷的作用，温度和摩擦的断裂动力学也检查。
2011-03-26 cond-mat.soft
Ready-to-Use Polymerization Simulations Combining Universal Machine Learning Interatomic Potential with Time-Dependent Bond Boosting for Polymer and Interface Design
本文提出结合通用机器学习相互作用势与时间依赖性键增强的方法，用于高效模拟聚合物和界面的生长与固化过程。
2025-11-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Why is the strength of an elastomeric polymer network so low?
Stanford University（斯坦福大学）；Harvard University（哈佛大学）
通过粗粒化分子动力学模拟，揭示聚合物网络因最小最短路径上的少量键依次断裂而导致宏观应力远低于共价键强度的机制。
2026-05-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
