Buckling, Fluctuations and Collapse in Semiflexible Polyelectrolytes
我们提出了一个系统的统计力学分析的构象性质的刚性链与链内的吸引力，是由于反相关性。我们表明，平均场解对应于一个欧拉样屈曲不稳定性。的构象波动上的屈曲不稳定性的影响进行了调查，首先，定性地，在谐波（"半经典“）理论，然后，系统地，在1/d-扩展，其中d表示嵌入空间的维数。在“半经典”近似下，我们预测波动的影响是将有效持续长度重新归一化为较小的值，但不改变平均场的性质（即，屈曲）行为。然而，基于1/d膨胀，我们得出结论，热波动是导致屈曲行为转变为聚合物坍塌的原因。构建的相图中，一系列的崩溃过渡终止于屈曲不稳定性，发生在一个地方，随着裸的持久性长度的聚合物链的大小，以及与吸引力的潜力的强度和范围而变化。
1999-02-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Buckling of elastic filaments by discrete magnetic moments
我们研究了一个理想化的半柔性细丝的屈曲，沿其轮廓放置磁矩。{We给出了磁压缩引起的灯丝临界刚度的解析表达式。为此，我们考虑各种方案的磁性粒子的灯丝的附件。这种模型的一个可能的应用是趋磁细菌的磁小体链。临界抗弯刚度的估计值表明，屈曲可能发生在生物学相关参数范围内，并表明细丝抗弯刚度在稳定细丝抗屈曲方面的作用，这将损害所用细丝抗弯刚度的功能相关性。
2017-10-03 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.class-ph
Twist dynamics and buckling instability of ring DNA: Effect of groove asymmetry and anisotropic bending
结合解析理论与分子动力学模拟，研究了环状DNA质粒在局部扭转扰动下的弛豫动力学，揭示了三个特征时间尺度，发现沟槽不对称性引起的扭转-弯曲耦合显著影响各阶段，并指出各向同性可扭转蠕虫链模型无法定量预测屈曲转变的不稳定性模式。
2020-08-13 cond-mat.soft
Buckling of knitted fabric wrapped around a rigid cylinder
Keio University（庆应义塾大学）
研究探讨了编织织物绕刚性圆柱压缩时的三维褶皱形成机制，揭示了局部环形变形对宏观屈曲模式的影响。
2025-12-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Tuning cholesteric cellulose nanocrystal self-assembly in spherical confinement via salt and sonication
Utrecht University（乌得勒支大学）
通过盐和超声波调节球形限制中的CNC自组装动力学，揭示了非平衡自组装行为和结构色材料的编程方法。
2026-01-12 cond-mat.soft
Self-assembly in chains, rings and branches: a single component system with two critical points
我们研究了链，环和分支结构中的粒子与不同的补丁相分离和自组装之间的相互作用。我们扩展Wertheim的一阶微扰理论，包括环形成的影响，并从理论上探讨模型的热力学。我们发现了一个特殊的形状的汽液共存，具有重入行为在两个阶段和两个临界点，尽管系统的单组分性质。下临界点的出现是由于蒸汽中发生的环的自组装，产生了比液体具有更低能量和更低熵的相。同一模型的蒙特卡罗模拟完全支持这些非传统的理论预测。
2013-09-20 cond-mat.soft
Nonlinearity-induced conformational instability and dynamics of biopolymers
我们提出了一个简单的唯象模型，通过非线性引起的屈曲和崩溃（即卷曲）的不稳定性来描述生物聚合物的构象动力学。考虑到半柔性生物聚合物链的内部和机械自由度之间的耦合，我们表明，自陷的内部激发（如蛋白质中的酰胺-I振动，DNA中的碱基对振动，或蛋白质中的极化子）可能会产生最初直链的屈曲和崩溃不稳定性。这些不稳定性在无限长的直链中仍然是潜在的，因为弯曲这样的链需要无限大的能量。然而，一旦我们考虑到更现实的情况，并考虑到链的有限长度，它们就会表现出来。在这种情况下，非线性局域模可以作为驱动程序，推动生物聚合物的构象动力学。屈曲不稳定性是负责，特别是，为大振幅的本地化弯曲波，伴随着沿链传播的非线性模式。在坍缩不稳定性的情况下，链折叠成紧凑的三维线圈。水性环境的粘性阻尼仅减慢链的折叠，但即使对于大阻尼也不会阻止链的折叠。我们发现，这些影响只有微弱的相互作用势的特性的影响，因此，他们应该是通用的不同模型的半柔性链进行非线性局部激发。
2001-08-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.PS
Lattice model of linear telechelic polymer melts. II. Influence of chain stiffness on basic thermodynamic properties
本文应用本文发展的半柔性线型遥爪熔体的晶格集团理论（LCT），研究了链刚度对线型遥爪聚合物熔体平均自组装程度和基本热力学性质的影响。我们的计算意味着，链刚度促进自组装的线性遥爪聚合物熔体组装冷却时，聚合物体积分数$ϕ$或温度$T$是高的，但反对自组装时，$ϕ$和$T$都足够低。这使我们能够确定在$ϕ$ - $T$平面中的边界线，该边界线将链刚度对自组装的定性不同影响的两个区域分开。在经典的Flory-Huggins型理论中，自组装的焓和熵通常被看作是可调参数，但在本文中，它们强烈地依赖于链的刚性。此外，说明性计算的线性遥爪聚合物熔体的熵密度的依赖性链刚度表明，包括半柔性内的LCT的重要性，当探索的性质的线性遥爪聚合物熔体的模型中的玻璃形成。
2015-06-26 cond-mat.soft
Building up DNA, bit by bit: a simple description of chain assembly
我们模拟组装的DNA共聚物从两种类型的短双链体（短双链与单链突出端在每个末端），所描述的oxDNA模型。我们发现，链长的统计数据可以很好地再现一个简单的理论，把粒子的缔合成理想的（即，非相互作用）簇作为可逆化学反应。反应常数可以从Santalucia的理论或Wertheim的热力学微扰理论的球形斑片状粒子的关联预测。我们的研究结果表明，理论结合非常有限的分子细节可能是有用的预测广泛的共聚平衡功能。
2021-11-07 cond-mat.soft
Thermal stability and secondary aggregation of self-limiting, geometrically-frustrated assemblies: Chain assembly of incommensurate polybricks
本文研究一维非公度多砖块链式组装的热稳定性，揭示阻挫弹性与弱缺陷键竞争导致自限制链在低温高浓度下发生二次聚集，并确定稳定自限制窗口的条件。
2023-08-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The interplay between thermodynamics and kinetics in the self-assembly of DNA functionalized nanoparticles
我们使用一个粗粒度的DNA功能化粒子模型来理解DNA链长度对其自组装的作用。我们发现，对于一个给定的颗粒尺寸增加链长降低的倾向，形成有序的晶体组件，相反，无序结构开始形成时，链长超过一定的阈值，这是与以前的实验一致。模拟数据的进一步分析表明，随着链长的增加，颗粒间的相互作用减弱，从而将合适的组装条件转移到组装动力学不利的较低温度。这突出了热力学和动力学之间复杂的相互作用，我们建议可以通过改变系统参数（如DNA接枝密度）来调节，从而使具有较长DNA链长的颗粒成功结晶。我们的研究结果突出了计算建模在阐明基本设计原则和指导纳米粒子组装形成复杂纳米结构方面的作用。
2020-01-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-assembly of bi-functional patchy particles with anisotropic shape into polymers chains: theory and simulations
已知短的平端DNA双链体（低至6个碱基对）的浓缩溶液会有序地进入双相液晶相。这种自组装是由于双链体末端之间的堆叠相互作用，促进它们聚集成具有显著持久长度的多分散链。实验表明，液晶相的形成取决于双链体长度的临界体积分数以上。我们介绍和调查，通过数值模拟，一个粗粒度的DNA双螺旋模型。每个双链体被表示为硬准圆柱体，其基部被两个相同的反应位点装饰。终端站点之间的堆叠相互作用是通过一个短程方阱势建模。我们比较的数值计算结果与预测的基础上的自由能泛函，并找到满意的定量匹配的各向同性的，非对称的相边界和系统结构。数值和理论结果与实验结果的比较证实，DNA双链体的自组装可以通过圆柱形颗粒的平衡聚合反应，使我们能够估计堆叠能适当建模。
2011-08-31 cond-mat.soft
Self-assembly and percolation in magnetic colloids
我们研究了具有可调相互作用的二元胶体体系中支链网络和晶体的自组装。从显微镜图像中提取颗粒位置，通过图像处理和统计分析提取序参量。有了这些，我们构建相图相对于粒子密度，比例和相互作用。为了绘制一个更完整的图片，我们用计算机模拟补充实验。我们在相图中建立了一个区域，其中珠比和相互作用是对称的，促进了结晶结构。
2022-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Self-assembly of DNA-functionalized colloids
接枝有单链DNA（ssDNA）链的胶体颗粒可以自组装成许多不同的晶体结构，其中ssDNA链的杂交在胶体之间产生稳定其结构的连接。根据颗粒的几何形状和大小、ssDNA链的接枝密度以及DNA序列的长度和选择，可以制造许多不同的晶体结构。然而，理解这些因素如何协同地促进DNA官能化纳米或微米尺寸的颗粒的自组装过程仍然是一个密集的研究领域。此外，由于自组装中的动力学瓶颈而导致的长距离结构的制造是额外的挑战。在这里，我们讨论了从理论和实验的最新进展，特别侧重于最近的模拟研究。
2015-06-16 cond-mat.soft
Self-Assembly of Patchy Particles into Polymer Chains: A Parameter-Free Comparison between Wertheim Theory and Monte Carlo Simulation
我们数值研究了由具有硬核排斥力的颗粒组成的简单流体，并在颗粒极点处补充了两个短程吸引（粘性）点，这为线性链的平衡聚合提供了一个简单的模型。该模型的简单性允许密切的比较，没有拟合参数，模拟和理论预测之间的基础上的Wertheim微扰理论，一个独特的框架分析预测的性质的自组装粒子系统的分子参数和液体状态的关联函数。这个理论还没有受到严格的测试，对模拟数据的顺序跨越聚合过渡。我们用数值方法确定了这种基本形式的自组装的许多热力学性质（每个粒子的能量、处于缔合状态的粒子的序参量或平均分数、平均链长、链长分布、链的平均端到端距离和静态结构因子），并发现Wertheim理论的预测与模拟结果非常吻合。
2007-01-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Large scale molecular dynamics simulation of self-assembly processes in short and long chain cationic surfactants
研究了水溶液中正壬基三甲基氯化铵（C9 TAC）和瓢儿菜基二[2-羟乙基]甲基氯化铵（EMAC）胶束的结构和动力学性质。一个完全原子的描述，并使用分子动力学计算的时间演化。
1999-11-02 comp-gas cond-mat.soft nlin.CG
Self-Assembly of Crowded Semiflexible Polymers under Dynamic and Deformable Confinement
University at Buffalo（布法罗大学）；Rutgers University（罗格斯大学）
研究动态可变形环境中半刚性聚合物自组装行为，通过分子动力学模拟发现聚合物浓度、链长和约束程度影响结构有序性，动态约束通过约束变化速率与聚合物移动竞争调控组装。
2026-03-27 cond-mat.soft
Controllable Capillary Assembly of Magnetic Ellipsoidal Janus Particles into Tunable Rings, Chains and Hexagonal Lattices
流体界面上的胶体组装在自下而上制备新型结构材料方面具有巨大的潜力。然而，在实现颗粒到不同结构中的可控和可调组装方面仍然存在挑战。在这里，我们报告的磁性椭球Janus粒子在流体-流体界面的毛细管组装。根据它们的倾斜角，即颗粒主轴与流体界面形成的角度，这些颗粒使界面变形并产生毛细偶极子或六极。在毛细管相互作用的驱动下，多个颗粒因此组装成链状、六方晶格状和环状结构，这可以通过施加外部磁场来主动控制。我们预测的场强相图中，各种结构是目前作为稳定状态。由于组装结构的多样性，可控性和可调性，因此，在流体界面处的磁性椭球Janus粒子可以作为新材料的通用构建块。
2020-12-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Self-Assembly of Active Bivalent Patchy Particles
研究活性二价布朗颗粒（ABBPs）的非平衡聚合，发现活性导致链聚集、缩短链长并促进推进向量对齐，在极端条件下形成运动诱导螺旋或旋转晶体簇两种新状态。
2024-11-18 cond-mat.soft
Aqueous self-assembly of a wide range of sophorolipid and glucolipid microbial bioamphiphiles (biosurfactants): considerations on the structure-properties relationship
本研究利用小角X射线散射和显微技术分析40种槐糖脂，揭示了糖基数量、pH值、不饱和度、内酯化等结构特征对其水中自组装的关键影响，深化了对其结构-性质关系的理解。
2023-10-23 cond-mat.soft
Interplay between self-assembly and phase separation in a polymer-complex model
提出一种结合统计缔合流体理论与两态描述的理论模型，揭示了聚合物链组装成复合物与相分离竞争时的丰富相行为，并阐明其相图与下临界溶解温度相图的定性差异。
2023-11-10 cond-mat.soft
Zero Field Assembly of Long Magnetic Dipolar Chains in 2D Polymer Nanocomposite Films
几十年来，人们一直在理论上预测零场下磁偶极纳米颗粒链的存在，但这些结构很少在实验上观察到。一个先决条件是形成链的颗粒上的永久磁矩。在这里，我们报告的磁性偶极链的球形氧化铁纳米粒子的直径为\SI{12.8}{\nano\meter}的观察。纳米颗粒嵌入在聚合物薄膜中。由于聚合物基质的高粘度，主要聚集机制由偶极相互作用驱动。较小的氧化铁纳米颗粒（\SI{9.4}{\nano\meter}）不显示永久磁矩，不形成链，但紧凑的聚集体。不同的氧化铁纳米粒子和聚合物在空气-水界面的混合单分子膜的特征在于朗缪尔等温线和原位X射线反射仪（XRR）。颗粒与聚合物的组合导致在空气-水界面处的稳定的聚合物纳米复合膜。XRR实验表明，纳米颗粒浸没在\SI{3}{\nano\meter}的薄聚合物基质中。使用原子力显微镜（AFM）的LB膜，我们测量的横向分布的粒子在膜中。转移膜内的单个结构的分析结果在分形维数，是在良好的协议与2D模拟。
2019-03-12 cond-mat.soft
Heirarchical Self Assembly: Self Organized nano-structures in a nematically ordered matrix of self assembled polymeric chains
我们报道了许多不同的纳米结构，当不同尺寸（直径σ n）的模型纳米粒子被允许在半柔性自组装聚合物蠕虫状胶束链的背景基质中聚集时，形成。不同的纳米结构是由胶束单体和纳米粒子的相分离混合物的动态逮捕。所获得的不同形态是可用自由体积、聚合物变形的弹性能、聚合物基体中纳米颗粒的密度（化学势）以及当然自组装纳米颗粒的尺寸与聚合物链的自回避直径的比率的相互作用的结果。我们采用混合半巨正则蒙特卡罗模拟方法得到了自组装纳米结构的非平衡相图。我们观察到纳米粒子的棒状结构，这些纳米粒子在向列有序链之间的间隙中自组装，以及连接纳米管的凝胶状网络。我们还发现了一个完全出乎意料的纳米颗粒和单体的互锁结晶相，其中纳米颗粒的每个结晶平面被完美组织的聚合物链平面分开。我们确定了导致这种互锁晶体结构的条件。我们提出了如何在本文中提出的结果可以用来在实验室中获得不同的纳米结构的实验可能性。
2014-12-04 cond-mat.soft
Efficient sampling of reversible cross-linking polymers: Self-assembly of single-chain polymeric nanoparticles
我们提出了一种新的模拟技术来研究系统的聚合物功能化的反应位点，绑定/unbind形成可逆的链接。功能化聚合物具有自组装和响应特性，这是缺乏选择性相互作用的系统无法比拟的。这些材料的功能特性出现的尺度很难建模，特别是在可逆状态下，这些特性来自许多结合/非结合事件。这种困难与分子内环形成相关的大熵势垒有关。在这项工作中，我们提出了一个模拟方案，回避配置成本的专用Monte Carlo移动能够绑定/unbinding反应位点在一个单一的步骤。交联反应是通过尝试移动来实现的，该尝试移动重建链部分，同时尝试在成对的反应位点之间进行二聚化反应。该模型的参数化的反应平衡常数的活性物种在溶液中自由。这个量可以通过实验或原子/量子模拟获得。我们使用所提出的方法来研究单链聚合物纳米粒子的自组装，从灵活的前体进行定期或随机分布的反应位点。在单次运行期间，几乎所有反应性单体对至少相互作用一次。我们专注于了解链纳米粒子的形态差异时，链接是可逆的，相比，充分研究的情况下，不可逆反应。有趣的是，我们发现，在良好的溶剂条件下，规则functionalsized链的大小，是非单调的功能化程度的函数。我们澄清了这个结果是如何从排除体积相互作用，是特有的可逆的联系和定期功能化。
2018-02-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-assembly in solution of a reversible comb-shaped supramolecular polymer
我们报道了一步合成的聚异丁烯与双脲部分在中间的链。在低极性溶剂中，该聚合物通过氢键自组装形成具有中心氢键主链和聚异丁烯臂的梳形聚合物。梳状骨架可以可逆地断裂，因此，其长度可以通过改变溶剂、浓度或温度来调节。此外，我们已经证明，庞大的侧链有强烈的影响，自组装模式和长度的骨干。最后，通过简单地与低摩尔质量的双脲混合，可以降低臂的密度。
2010-05-28 cond-mat.soft
The Chain Flexibility Effects on the Self-assembly of Diblock Copolymer in Thin Film
本研究采用蠕虫状链自洽场理论，探讨了链柔性对受限薄膜中嵌段共聚物层状相取向稳定性的影响，揭示了通过调控基底粗糙度和链刚性来控制层状相取向的物理机制。
2022-11-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-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
Emergence of beating in a magnetic flagellum consisting of active bots
Universidad de Chile（智利大学）；Soft Active Matter Lab（软活性物质实验室）
通过实验和模拟，研究由磁性自推进粒子链构成的鞭毛中，纵向应力克服磁弯曲刚度导致屈曲不稳定性，从而产生持续拍动的机制。
2026-06-28 cond-mat.soft physics.app-ph physics.bio-ph
Local symmetry determines the phases of linear chains: a simple model for the self-assembly of peptide
我们讨论了生物聚合物的简单模型的框架内的对称性破缺的新阶段的出现之间的关系。我们开始与一个经典的模型链分子的球形珠拴在一起，与空间约束，非连续珠不能重叠，并与成对的吸引力的方阱潜力占疏水效应和促进压实。然后，我们讨论的后果，连续打破虚假的对称性。首先，我们允许连续珠粒的部分互穿。除了标准的高温卷曲相和低温塌陷相之外，这导致一类新的边缘紧凑的基态，其包括使人联想到$α$ -螺旋和$β$ -片的构象，所述构象是球状蛋白质的天然状态的构建块。然后，我们讨论了进一步的对称性破缺的圆柱对称附加侧球的骨干珠沿负正常的链的影响，以模仿在真实的蛋白质中的侧链的存在。这导致在先前获得的边缘致密相内出现新相，并出现更复杂的二级结构组装体。这个新的阶段在\textit{de novo}设计的自组装肽的潜在重要性突出。
2019-07-20 cond-mat.soft
The role of elastic instability on the self-assembly of particle chains in simple shear flow
本文利用定制锥板剪切单元调节剪切速率，揭示黏弹性流体的弹性不稳定性起始会增强颗粒成链，而长时间恒定剪切会使颗粒链断裂并伴随流体弹性组分衰减。
2023-12-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The structure of clusters formed by Stockmayer supracolloidal magnetic polymers
不像Stockmayer流体，证明经历冷却的气-液转变，没有任何额外的中心吸引力的偶极硬或软球系统到目前为止还没有被证明有一个临界点。相反，在后者中，人们观察到不同的自组装场景。将偶极软球交联成类超胶体磁性聚合物结构（SMP）改变了自组装行为。此外，聚集在系统的SMP强烈地依赖于组成拓扑结构。对于Y形和X形SMP，在偶极硬球形成链的相同条件下，观察到形成非常大的松散凝胶状簇[Journal of Molecular Liquids，271，631（2018）]。在这项工作中，使用分子动力学模拟，我们研究了自组装在悬浮液中的四个拓扑结构不同的SMP-链，环，X和Y -单体通过Stockmayer势相互作用。正如预期的那样，在所有情况下，如果引入中心各向同性吸引力，则由SMPs形成紧凑的水滴状团簇，然而，它们的形状和内部结构取决于SMPs拓扑结构。
2019-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Particle self-assembly on soft elastic shells
我们使用数值模拟来展示如何非相互作用的硬粒子绑定到一个可变形的弹性壳可以自组装成各种线性模式。这是壳体变形的非平凡弹性响应的结果。图案的形态可以通过表面的机械性质来控制，并且可以通过改变颗粒的结合能来微调。我们还重复计算了一个完全灵活的链，并发现链构象遵循类似的纳米粒子在类似的条件下形成的模式。我们提出了一个简单的方法来理解和排序不同的结构，并将其与壳的基本形状过渡。最后，我们讨论了我们的结果的影响。
2010-10-12 cond-mat.soft
Self-Assembly in Mixtures of Polymers and Small Associating Molecules
从理论上研究了良溶剂中的柔性高分子与较小的缔合溶质分子如两亲物（表面活性剂）之间的相互作用。由于相互作用，在聚合物中诱导的吸引力相关性与链内排斥竞争，并最终驱动两个物种的联合自组装，伴随着链的部分坍塌。分析的结果被发现是在不同的聚合物-表面活性剂体系中的自组装的发病与实验吻合良好。在混合体系中自组装的阈值浓度（临界聚集浓度，cac）总是低于无聚合物溶液中的阈值浓度（临界胶束浓度，cmc）。几个自组装制度的区别，这取决于两个物种之间的有效相互作用。对于强相互作用，实验上对应于带相反电荷的物种，cac远低于cmc。它随离子强度而增加，并且仅微弱地依赖于聚合物电荷。对于弱相互作用，cac较低，但与cmc相当，并且两者在很宽的cmc值范围内大致成比例。小分子与表现出链内聚集的两亲性聚合物（聚皂）的缔合是逐渐的，没有急剧的开始。
2000-10-19 cond-mat.soft physics.chem-ph q-bio
Self-assembly of short DNA duplexes: from a coarse-grained model to experiments through a theoretical link
包含6至20个碱基对的短平端DNA双链体由于末端碱基对之间的疏水堆积相互作用而自组装成多分散半柔性链。在取决于温度和双链体长度的临界浓度以上，这样的链有序进入液晶相。在这里，我们调查的自组装这样的双螺旋双分子与相结合的数值和理论方法。我们采用Ouldridge等人最近提出的粗粒度DNA模型[J. Chem. Phys. 134，08501（2011）]模拟了本体系统。然后，我们直接从DNA模型中评估理论框架的输入量。由此产生的无参数的理论预测提供了一个准确的描述在各向同性阶段的模拟结果。此外，理论各向同性-非晶相边界与实验结果一致，提供了一种估算堆垛自由能的途径。
2012-04-04 cond-mat.soft
Microfluidic self assembly
胶体科学的最新进展导致了精心制作的自组装结构，其复杂性为制作新材料带来了希望。然而，产量极低，因此，生产具有工业价值的材料的机会非常低，例如，利用完整的三维带隙的突破性光学器件。我们发现了一种新型的流体动力学效应，可以解开这个瓶颈。它是基于偶极流的相互作用，建立时，液滴被减慢的微通道壁，他们被运输。再加上耗尽力，我们成功地形成，通过一个连续的流动过程中，在前所未有的速度和精密的控制下，丰富的合奏单分散平面和三维集群，如链，三角形，钻石，四面体，异三聚体，拥有几何，化学和/或磁性各向异性，使定向键合。可以设想每秒连续生产数百万个构建模块，用于制作新的功能材料。
2014-09-14 cond-mat.mes-hall 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
Modelling Polymerization-Induced Self Assembly (PISA)
在这项工作中，我们研究了聚合诱导的自组装通过计算机模拟。使用这个模型，胶束状态的相图被构建取决于聚合物浓度和各种反应条件下的组合物的不对称性。我们发现，如果反应是理想的受控自由基聚合（引发速度远大于传播速度，没有副反应，如终止或链转移），相图是没有什么不同的预合成的单分散双嵌段共聚物与一个不溶性嵌段。接下来，我们研究了两种慢启动的情况。我们发现，相图的变化显着：在降低引发速度，球形和圆柱形胶束的区域收缩，而囊泡/lamellate的区域扩大。这是因为在小的引发速度下，存在大量具有非常短的不溶性嵌段（甚至完全没有这种嵌段）的链，其不参与胶束的形成。因此，降低引发速度实质上通过使有效浓度更低（通过减少活性链的数量）和有效嵌段长度比更高（再次，因为活性链的数量变得更高，而单体的数量保持不变）来重新映射相图坐标。
2019-01-27 cond-mat.soft physics.chem-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
Phase behaviour and self-assembly of semiflexible polymers in poor-solvent solutions
本研究结合Langevin动力学与Wang-Landau Monte Carlo模拟，绘制单链及多链半柔性聚合物在不良溶剂中的温度—刚度相图，揭示球状、扭rod、扭toroid及向列束间的转变机制。
2024-09-07 cond-mat.soft
Self-assembly of colloidal polymers via depletion-mediated lock and key binding
我们研究了耗尽诱导的锯齿状胶体的自组装。使用国家的最先进的蒙特卡罗模拟技术，明确对待的耗尽剂颗粒，我们证明了胶体组装的锁和钥匙的机制，导致胶体聚合。所形成的链的形态敏感地取决于胶体压痕的大小，较小的值另外允许链分支。与有吸引力的补丁的球体的情况下，韦特海姆的热力学微扰理论未能提供一个完整的定量描述的聚合过渡。我们跟踪这一失败，忽略了包装效果，我们引入了一个修改后的理论，更好地解释了胶体的形状，产生改进的协议与模拟。
2014-01-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-assembly and cooperative dynamics of a model colloidal gel network
我们研究了组装成胶体颗粒的凝胶网络，通过有效的相互作用，产生局部刚性，使稀释的网络结构机械稳定。自组装过程可以通过Flory-Huggins理论来描述，直到形成链的网络，其网格大小为链的持久长度的量级或小于链的持久长度。在网络中的粒子的本地化，在某种程度上类似于在致密的玻璃笼，是由网络拓扑结构，和网络的重组，这是通过键断裂和重组，其特征在于高度合作的动力学。我们使用NVE和NVT分子动力学以及朗之万动力学，并找到一个定性相似的时间依赖性的时间相关性和重组凝胶的动力学敏感性。这证实了合作动力学来自网络的中尺度组织。
2014-06-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Assembly of nanocube super-structures directed by surface and magnetic interactions
我们模拟了具有长程磁偶极和短程表面相互作用的立方体颗粒的团簇和晶格的稳定性。两个现实的系统被认为是：一个磁化取向的[001]晶体学方向，和其他磁化沿[111]方向。我们首先在$T=0$ ~K的极限下研究了磁性纳米立方体团簇，试图阐明低能构型的结构起源，然后在模拟中分析了相同系统的有限温度行为。我们的研究结果表明，偶极耦合可以稳定纳米粒子组装与立方，平面和线性排列之前在实验中看到的。虽然有吸引力的表面能支持超立方体的形成，但排斥力导致杆和链形式的细长结构。我们观察到稳定的铁磁平面安排的立方体站在他们的角落和接触的边缘。我们说明，最小的能量结构只取决于组装的大小和平衡的表面排斥和磁偶极耦合。所呈现的结果可扩展到不同的颗粒尺寸和材料参数。
2020-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Programmable self-assembly of core-shell ellipsoids at liquid interfaces
本研究针对液体界面椭球颗粒自组装构型难调控的问题，通过引入软壳构建核-壳椭球，发现可通过调控长径比与壳核比切换自组装构型，经实验、理论计算与模拟验证，为各向异性颗粒可编程自组装提供了新途径。
2024-09-11 cond-mat.soft
Dynamical self-assembly of dipolar active Brownian particles in two dimensions
基于布朗动力学（BD）模拟，我们研究了具有偶极-偶极相互作用的活性布朗粒子的动力学自组装。每个粒子的推进方向被选择为平行于其偶极矩。我们探索了广泛的motilities和偶极耦合强度，并根据几个序参量表征相应的行为。在低密度和低流动性下，最重要的结构现象是偶极粒子聚集成链。当粒子运动性增加时，这些链状结构断裂，系统转变为弱相关的各向同性流体。在高密度下，我们观察到，运动诱导的相分离强烈抑制偶极耦合。一旦偶极耦合主导了热能，相分离消失，系统反而显示出群集状态，其中粒子形成巨大的团簇并沿一个方向集体运动。我们提供的群集行为的出现，这是缺乏被动偶极系统的参数。
2019-11-08 cond-mat.soft
Self-assembly of Dipolar Crystals from Magnetic Colloids
本研究利用Stockmayer模型和分子动力学模拟设计冷却方案，揭示了磁性胶体在不同偶极矩下通过自发转变形成FCC或BCO晶体的机制，为磁响应胶体晶体的制备提供了新见解。
2025-06-27 cond-mat.soft
Mechanical response to tension and torque of molecular chains via statistically interacting particles associated with extension, contraction, twist, and supercoiling
一种方法，用于统计力学分析的聚合物链在张力下引入先前扩展到包括扭矩。在这种分析方法的框架中，单体之间或整个单体组之间的单个键对张力和扭矩的组合的响应涉及（热或机械）激活特定混合的统计相互作用粒子，这些粒子携带伸展或收缩量子和扭曲或超螺旋量子。该方法，这是阐明在日益复杂的应用，是能够描述扭曲的手征和plectonemic手征之间的转换在准静态过程。控制变量是力或伸展和扭矩或连接（扭曲和扭动的组合）。这种方法的多功能性证明在两个应用程序相关的和有前途的双链DNA下控制的张力和扭矩。一个应用描述了与实验数据一致的（天然）B-DNA、（下缠绕）S-DNA和（上缠绕）P-DNA之间的构象转换。另一个应用程序描述了扭转链和超螺旋链之间的转换如何适应屈曲过渡中的连接和多余长度的变化。
2022-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of Grafting Density on the Two-dimensional Assembly of Nanoparticles
本研究通过GISAXS和XRR技术探究PEG接枝的银、金纳米颗粒及其二元混合物的气液界面二维组装，揭示接枝密度、链长等对结构的调控规律，为先进纳米技术中的二元纳米颗粒组装优化提供依据。
2024-10-07 cond-mat.soft
Heirarchical and synergistic self-assembly in composites of model Wormlike micellar-polymers and nanoparticles results in nanostructures with diverse morphologies
使用蒙特卡罗模拟，我们调查的自组装的模型纳米粒子内的模型平衡聚合物的矩阵（或蠕虫状胶束矩阵）作为聚合物基体密度和聚合物和纳米粒子之间的排除体积参数的函数。在本文中，我们通过协同自组装的纳米粒子和平衡聚合物的体系结构中的形态转变。与聚合物模板法不同，在协同自组装中，系统的最终形态是纳米颗粒和聚合物之间相互作用的结果。我们报告的纳米粒子聚集体的形态从非分散的网络状结构的非分散的集群作为一个结果的变化，在纳米粒子和聚合物链之间的排除体积参数的转变。与纳米粒子自组装结构的变化平行，平衡聚合物的基质也显示出从分散状态到由聚合物链簇形成的分散网络状结构的转变。我们表明，所形成的纳米粒子簇的形状各向异性是由聚合物的密度导致棒状，片状或其他各向异性的纳米簇。通过改变纳米粒子与聚合物之间的最小接近距离，可以改变纳米粒子多孔网络的孔形状和孔径。我们从理论上理解了为什么会获得具有非常不同形态的各种纳米结构。
2018-04-02 cond-mat.soft
Spontaneous assembly of colloidal vesicles driven by active swimmers
我们探讨了自组装过程中的胶体结构浸泡在活性浴。通过考虑低价粒子，我们数值研究了不可逆的聚集动力学起源于运行和翻滚的游泳者的存在。我们观察到长的封闭链的形成-囊泡-密集填充活跃的游泳者。一方面，活性浴驱动封闭胶体结构的自组装，另一方面，囊泡的形成促进了游泳者的自捕获，这表明了构建结构化纳米材料和捕获微生物的新方法。
2018-09-17 cond-mat.soft physics.bio-ph
Effective potentials induced by self-assembly of patchy particles
有效的胶体-胶体相互作用可以通过添加复杂的共溶质来定制。在这里，我们调查的情况下，由自组装补丁粒子的共溶质。根据化合价，这些颗粒可以形成聚合物链或支链结构。我们数值计算的有效势$V_{eff}$之间的两个胶体浸没在悬浮液中的可逆斑片状粒子，探索了广泛的区域的共溶质相图和价的作用。除了众所周知的排斥体积和耗尽效应，我们发现，在适当的条件下，$V_{eff}$是完全有吸引力的，但显示出振荡的字符。在聚合共溶质的情况下，这是由于链通过局部有序的开始被胶体有效地限制。这个论点，然后推广到具有较高的化合价的粒子的情况下，条件是他们仍然能够保持一个完全键合的组织约束。由此产生的有效电位是相关的复杂的混合物在拥挤的环境中的行为的理解，但也可以利用调整胶体自组装在优选的目标距离，以建立所需的超结构。
2019-02-07 cond-mat.soft
Self-assembly Monte Carlo reveals localized entanglement in giant polymer melts
Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA)（国际高等研究院）
该研究提出自组装蒙特卡洛方法，实现巨型聚合物熔体的高效平衡采样，揭示纠缠以局域结和环形式存在，且高斯连接积分随链长仅按N^{1/4}增长。
2026-10-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Directed Self-Assembly of Quantum Dots in a Nematic Liquid Crystal
自组织各向异性双折射液晶（LC）诱导自组装在量子点（QD）上形成沿双折射指向矢的一维链。量子点的空间排序，实现在的CPLLC矩阵，可以控制在一个优选的方向上施加的电场，获得更好的自组装。一旦电场消失，LC+QD系统就会弛豫回到原始状态，揭示出内在动力学。由于系统的介电各向异性，这种动态响应可以通过研究介电弛豫来捕获。所研究的动态响应揭示了场诱导自组装机制和LC+QD系统的稳定性的见解。
2008-12-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Tunable Assembly of Gold Nanorods in Polymer Solutions to Generate Controlled Nanostructured Materials
接枝有短链聚合物的金纳米棒使用聚合物诱导的耗尽相互作用组装成受控的开放结构，并使用小角X射线散射进行结构表征。当纳米棒直径小于耗尽聚合物的回转半径时，耗尽相互作用仅取决于聚合物溶液的相关长度，而不直接取决于聚合物分子量。随着聚合物浓度的增加，更强的耗尽相互作用越来越多地压缩接枝链，并将金纳米棒推得更近。相比之下，其他结构特征，如最近邻数和分形维数表现出非单调的依赖于聚合物浓度。这些参数是最大的中间浓度，这是由于从反应限制的交叉扩散限制聚集。对各向异性纳米级构建块的结构特性的控制将有利于设计和生产具有特定方向依赖性纳米级特性的材料\emph{in situ}，并为增材制造的进步提供了一条重要途径。
2018-01-14 cond-mat.soft
Suspensions of supracolloidal magnetic polymers: self-assembly properties from computer simulations
我们研究了由交联的磁性颗粒制成的类超胶体聚合物结构在悬浮液中的自组装。受偶极硬球自组装模式的启发，我们重点研究了四种不同拓扑结构的聚合物类结构：线性链，环，Y形和X形聚合物。我们展示了交联剂的存在下，在聚合物中的珠粒的数量和磁性粒子间的相互作用如何影响悬浮液的结构。事实证明，对于同一组参数，环在组装较大结构时最不活跃，而Y-特别是X-类磁性聚合物系统倾向于形成非常大的松散聚集体。
2018-09-21 cond-mat.soft
