Molecular Dynamics Simulation Study of Nonconcatenated Ring Polymers in a Melt: I. Statics
采用分子动力学模拟研究了非级联环状聚合物熔体的结构性质，并与线性聚合物熔体进行了比较。最长的环由N=1600个单体/链组成，这对应于可比较的线性聚合物的大约57个缠结长度。对于环，发现回转半径的平方与N的4/5次方成比例，对于中间状态，与N的2/3次方成比例，对于较大的环，表明整体构象为褶皱的小球。然而，几乎所有的环珠是“表面珠”与其他环珠相互作用，结果也与以下论文（DOI：10.1063/1.3587138）中进行的原始路径分析一致。详细的环和线性聚合物以及它们的包装的内部构象特性进行了分析，并与目前的理论模型。
2011-04-29 cond-mat.soft
Rheology of Ring Polymer Melts: From Linear Contaminants to Ring/Linear Blends
环状聚合物仍然是我们目前对聚合物动力学的理解的一个主要挑战。由于样品纯度和分散性的不确定性，实验结果很难解释。使用平衡和非平衡分子动力学模拟，我们已经系统地研究了结构，动力学和流变学的完全控制的环/线性聚合物共混物与链的长度和灵活性，缠结的数量是高达约14每链，这是在文献中研究的实验系统。线性污染物使这些链长的环状聚合物熔体的零剪切粘度增加10%的最小浓度约为其重叠浓度的五分之一。当两种结构以等量存在时，共混物的粘度大约是纯线性熔体的粘度的两倍。在此浓度下，环的扩散系数被发现显着降低，而线性聚合物的静态和动态性能大多不受影响。我们的研究结果是支持一个原始的路径分析。
2011-12-15 cond-mat.soft
Universal size properties of "star-ring" polymer structure in disordered environment
我们考虑在存在结构不均匀性的良溶剂中，由连接到$f_1$支化星状结构的环状聚合物组成的复杂聚合物体系。我们假设，结构缺陷相关的大距离$x$根据幂律$~x^{-a}$。应用直接聚合物重整化方法，我们评估的通用尺寸特性，如旋转半径的比率的星环和星拓扑结构，并比较在复杂的结构和孤立的聚合物的相同的总分子量的有效尺寸的单个分支。无序对这些量的非平凡的影响进行了分析。
2018-01-29 cond-mat.soft
Effects of chain length on Rouse modes and non-Gaussianity in linear and ring polymer melts
采用Kremer-Grest珠-弹簧模型对环状聚合物熔体的动力学行为进行了分子动力学模拟。通过改变链长，与线性聚合物进行比较，进行劳斯模式分析。通过量化Rouse弛豫时间的链长依赖性，在环状聚合物中观察到Rouse样行为，而在线性聚合物中观察到从Rouse到爬行行为的交叉。进一步分析了单体珠粒位移和链质心位移的非高斯参数。结果表明，环状聚合物的非高斯性被显著抑制，长链下的质心动力学略有增长，而线性聚合物的单体珠和质心动力学均有所增长.
2021-09-16 cond-mat.soft
Unraveling the glass-like dynamic heterogeneity in ring polymer melts: From semi-flexible to stiff chain
本研究通过分子动力学模拟探究链刚度与单体密度对环形聚合物熔体动静态行为的影响，发现非高斯性随密度和刚度增强，回转半径与密度的关系受链刚度调控，且键断裂动态非均匀性与非高斯性耦合，为理解其动力学机制提供新见解。
2023-08-09 cond-mat.soft
Dynamics of Active Polar Ring Polymers
研究了孤立的半柔性活性极环聚合物的构象和动力学性质。环被建模为连续高斯聚合物暴露于切向主动力。线性非厄米运动运动方程的本征函数展开的解析解表明，环的构象是独立的活动。相反，活动强烈影响内环动力学和产量的特征时间制度，这是不存在的被动环。在中间的时间尺度上，柔性环表现出活动增强的扩散制度，而半柔性环表现出弹道运动。此外，第二个活跃的时间制度出现在较长的时间尺度上，环显示蛇形运动，这是让人想起坦克踩踏旋转动力学剪切流，占主导地位的模式与最长的弛豫时间。
2022-06-21 cond-mat.soft
Threading Dynamics of Ring Polymers in a Gel
我们进行大规模的三维分子动力学模拟的未连接和unknotted环聚合物扩散通过背景凝胶，这里是一个三维立方晶格。利用这种架构，我们提出了一种新的方法来明确识别和量化环间线程（渗透），并将这些与环聚合物的动态。我们发现，无论是线程的数量和持续时间的增加与链的长度，最终导致一个扩展网络的环间渗透。我们讨论了这些研究结果的可能出现的拓扑堵塞状态的非常长的环的影响。
2014-06-30 cond-mat.soft
Universal scaling of conformations of tangentially driven ring polymers
Istituto Applicazioni Calcolo, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)（计算应用研究所，意大利国家研究委员会）；Institute for Advanced Simulation, Forschungszentrum Jülich（先进模拟研究所，于利希研究中心）
研究切向驱动环形聚合物构象，通过布朗动力学模拟，用与活性相关的弗洛里指数普遍表征其标度性质，高活性下有效持久长度可表征活性柔性环构象。
2026-07-13 cond-mat.soft
Measuring topological constraint relaxation in ring-linear polymer blends
本文利用Gauss linking integral高效评估环-线型聚合物共混物中拓扑约束的弛豫，发现多数为线型共混物的弛豫速率主要取决于线型聚合物的reptation，并给出了环扩散时间的标度律。
2024-04-23 cond-mat.soft
Entropic alignment of topologically modified ring polymers in cylindrical confinement
IISER-Pune（印度科学教育与研究所浦那分校）；Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf（杜塞尔多夫大学）
研究通过引入环状聚合物内部环路实现其在圆柱约束中的熵学对齐，揭示了柔性聚合物中熵相互作用诱导的定向相互作用机制。
2025-11-16 cond-mat.soft
Molecular Dynamics Simulation Study of Nonconcatenated Ring Polymers in a Melt: II. Dynamics
采用分子动力学模拟研究了非级联环状聚合物熔体的动力学性质，并与线性聚合物熔体进行了比较。最长的环由N=1600个单体/链组成，这对应于可比较的线性聚合物的大约57个缠结长度。环熔体被发现比它们的线性对应物扩散得更快，两种结构的自扩散系数都约为N的-2.4次方。环的质量中心的均方位移遵循次扩散行为的时间和距离超出均方回转半径，既不兼容的劳斯也不爬行模型。环松弛应力比线性聚合物快得多，并且发现零剪切粘度变化为约N的1.4次方，这比线性链的N的3.4次方弱得多，当与观察到的均方位移相比时，不匹配任何公知的聚合物动力学模型。这些发现进行了讨论，鉴于在前面的文件（DOI：10.1063/1.3587137）中提出的环的构象特性。
2011-04-29 cond-mat.soft
Friction between Ring Polymer Brushes
使用广泛的粗粒分子动力学模拟和缩放参数的熔体密度滑动通过彼此的环形聚合物刷之间的摩擦进行了研究，并将结果进行了比较，线性聚合物刷之间的摩擦。我们表明，对于跨越三十年的速度范围内，环聚合物刷测得的摩擦力是一半的情况下，线性刷相应的摩擦。在线性力状态下，与线性刷相比，两个环刷的弱交叉也导致相对刷的单体之间的二元碰撞的数量较低。在高速下，其中两个相对的刷之间的叉指状层的厚度在单体尺寸的量级上，而不管刷的拓扑结构，环聚合物的拉伸片段采取双链构象。因此，双链区段的单体与相对的环刷的单体碰撞较少，即使对于环和线性刷双层，相似数量的单体占据交叉指状层。从我们的模拟得到的数值数据是一致的，所提出的标度分析。环刷中观察到的构象依赖性摩擦减少在非平衡体系统中可能具有重要的后果。
2015-01-07 cond-mat.soft
Conformational statistics of randomly-branching double-folded ring polymers
拓扑约束的双折叠环聚合物的构象可以描述为随机分枝的原始树的缠绕。我们扩展了之前在不同（溶剂）条件下树统计的工作，以探索紧包裹极限下双折叠环的构象统计。特别是，我们与那些描述原始树的环统计特征的指数和讨论的分布函数$p(\vec r | \ell)$和$p(L | \ell)$的空间距离，$\vec r$，和树的轮廓距离，$L$，单体之间作为其环的轮廓距离，$\ell$的函数。
2018-08-21 cond-mat.soft
Onset of glassiness in two-dimensional ring polymers: interplay of stiffness and crowding
本文通过粗粒化分子动力学模拟二维环形聚合物，揭示刚度与压力共同调控玻璃化转变，并区分柔性环拥挤与刚性环取向成畴两种机制。
2023-06-04 cond-mat.soft
Self-organized states of solutions of active ring polymers in bulk and under confinement
本研究通过数值模拟发现活性环状聚合物在受限和不同密度条件下会形成由慢扩散旋转团簇与快速运动环共存的自组织动力学状态，揭示了活性、拓扑与受限作用导致溶液自发分离。
2023-07-28 cond-mat.soft
Persistent Homology Reveals the Role of Stiffness in Forming Topological Glasses in Dense Solutions of Ring Polymers
本研究利用持久同调量化不同链刚性环聚合物的穿线结构，发现刚性链能产生更大的环以建立穿线结构，从而在拓扑玻璃形成中起关键作用。
2024-11-17 cond-mat.soft
Density effects in entangled solutions of linear and ring polymers
本文采用分子动力学的计算机模拟方法，研究和比较了线性和圆形（环）高分子链在不同密度的纠缠溶液中的静态和动态特性。虽然我们证实，线性链构象服从高斯统计在所有密度，环往往起皱变得越来越紧凑，密度增加。相反，链单体之间的接触频率取决于两个链拓扑结构的解决方案密度。平衡时链的松弛也取决于拓扑结构，环状聚合物比线性聚合物松弛得更快。最后，我们讨论了局部粘弹性的解决方案，分散的胶体状颗粒的扩散是显着更快的环的情况下。
2015-12-03 cond-mat.soft
Spatial organization of slit-confined melts of ring polymers with non-conserved topology: A lattice Monte Carlo study
本文通过晶格蒙特卡洛模拟研究狭缝约束下环状聚合物熔体的空间组织，发现约束增大链尺寸和打结倾向、减少环间连接，可调控网络力学性能，并表明缠结仅源于成对环-环连接。
2023-07-04 cond-mat.soft
Diffusion of a ring polymer in good solution via the Brownian dynamics
本文用具有流体动力学相互作用的布朗动力学方法计算了相同分子量的环状和线型聚合物在良溶剂中的扩散常数D_{R}和D_{L}。在重整化群中应该是普适的比率$C=D_{R}/D_{L}$在大N极限下被估计为$C= 1.11 \pm 0.01$。它应该与合成聚合物的一致，而它小于DNA如$C \approx 1.3$的。此外，环聚合物是一个非平凡的结的概率被发现是非常小的，而键交叉可能会发生在几乎所有的时间步骤，在本模拟实现了良好的溶剂条件。
2008-04-21 cond-mat.soft
Ring polymers in melts and solutions: scaling and crossover
我们提出了一个简单的平均场论来描述环状高分子熔体的结构.通过结合拓扑体积分数的概念和经典的范德华流体理论，我们考虑了稠密系统中拓扑起源的许多体效应。我们预测，虽然紧凑的统计与Flory指数$ν=1/3$实现了非常长的链，大多数实际情况下落入交叉制度的表观指数$ν= 2/5$，在此期间，该系统朝着拓扑密集包装的限制。
2011-04-06 cond-mat.soft
Dynamics of ring polymer melts: Memory function approach
Technische Universität Ilmenau（伊尔梅瑙工业大学）；Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心有限公司）
通过引入有效球对称吸引势和记忆函数，利用重整化Rouse形式研究环状聚合物的静态与动态性质，结果与实验和模拟吻合，并揭示了自扩散系数随分子量指数衰减的动态局域化效应。
2026-10-14 cond-mat.soft
Probing the entanglement and locating knots in ring polymers: a comparative study of different arc closure schemes
聚合物环的拓扑和几何性质之间的相互作用可以通过建立在环的任何部分（弧）中捕获的缠结来阐明。该任务需要将开放弧闭合成环，并且所得到的拓扑状态可能取决于所遵循的特定闭合方案。为了了解这种模糊性的影响，在上下文中的实际利益，如结定位在一个环与非平凡的拓扑结构，我们采用各种封闭方案模型环聚合物。这些环具有相同的长度和拓扑状态（三叶结），但具有不同的紧致度。比较表明，一种新的方法，称为最小干扰关闭，可以有利地用于以一个强大的和计算效率高的方式来表征弧纠缠。这种封闭的方法，最后适用于结定位问题，解决了使用两种不同的定位方案的基础上自上而下或自下而上的搜索。
2011-03-02 cond-mat.soft
Understanding the Role of Particle Deformability on the Crystal and Glass formation using Two-dimensional Ring Polymer Model
Tata Institute of Fundamental Research Hyderabad（塔塔基础研究所海德拉巴）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
本研究通过二维环形聚合物模型探讨粒子变形性对晶体和玻璃形成的影响，发现变形性变化可驱动晶态向无序玻璃态转变，并揭示了有限尺寸效应。
2025-11-28 cond-mat.soft
'Coffee-ring' patterns of polymer droplets: chain entanglement effect
不同分子量和浓度的聚合物溶液的干燥液滴会留下各种类型的“咖啡环”图案。这些图案是接触线运动的结果。我们已经观察到，对于非常低的分子量，液滴周边部分包含球状结构，而中心部分包含连续层。对于较高分子量的接触线表现出“粘滑”运动。而对于非常高的分子量，接触线延迟到足以开始运动，并最终不间断地移动，留下连续的聚合物层。我们用分子量和溶液浓度引起的链缠结解释了这一现象。根据缠结链可以表现出“颗粒”和“集体”的行为，即使单体数量保持不变的液滴。
2014-03-19 cond-mat.soft
Ring polymers in the melt state: the physics of crumpling
环状聚合物在熔体或浓溶液中的构象统计受其淬灭微观拓扑状态的强烈影响。这种效应对于非连接的未打结的环特别强，已知这些环会起皱和分离，并且这些环被认为是间期染色体的一般行为的模型。在这里，我们使用一个计算效率高的多尺度方法表明，熔体的环的总轮廓长度$L_r$可以{ \it定量}映射到熔体的{ \em相互作用}格树的回转半径$\langle R_g^2(L_r) \rangle \propto L_r^{2ν}$和$ν=0.32\pm0.01$。
2014-09-01 cond-mat.soft
An Anisotropic Effective Model for the Simulation of Semiflexible Ring Polymers
我们推导并引入各向异性的有效对势的粗粒度解决方案的半柔性环聚合物的各种长度。该系统最近已经通过完全单体分辨的计算机模拟进行了研究，揭示了许多不寻常的特征和结构形成，然而，这些特征和结构形成不能被环质心之间的旋转平均有效对势捕获[M. Bernabei等人，软物质9，1287（2013）]。我们新的粗粒化策略是将每个环都描绘成一个柔软的、可穿透的圆盘。我们证明，对于短和中等长度的环的新模型是相当能够捕获的物理在一个定量的方式，而对于最大的环，这类似于灵活的，它在高密度失败。我们的工作开辟了一般的，各向异性的可穿透的相互作用势的物理理由的方式。
2015-07-20 cond-mat.soft
Statistical and hydrodynamic properties of topological polymers for various graphs showing enhanced short-range correlation
对于具有不同拓扑结构的聚合物，我们通过模拟系统地计算了均方回转半径和流体动力学半径。我们把具有非平凡拓扑的聚合物称为拓扑聚合物。我们评估这两个数量的理想和真正的链模型，并表明，不同的拓扑类型之间的数量的比例不依赖于排除体积的存在，如果拓扑聚合物只有三价顶点，至于聚合物的调查。我们还计算了回转半径与流体动力学半径的比值，从重整化群的观点来看，我们希望这一比值是普适的。此外，我们表明，短距离链内的相关性大大增强的拓扑聚合物表示复杂的图形。
2016-07-29 cond-mat.soft
Computer simulations of melts of ring polymers with non-conserved topology: A dynamic Monte Carlo lattice model
我们提出了一个动态的Monte Carlo算法的FCC晶格上的聚合物链的计算机模拟，明确考虑到克服拓扑约束的可能性，通过控制附近的聚合物链可能会通过彼此交叉的速率。通过将该方法应用于系统的相互作用的环聚合物在熔融条件下，我们表征其结构和动力学的测量，特别是，在松弛过程中形成的结和链接的量。在比较标准的熔体的未打结和未连接的环，我们的模拟表明，链交叉的机制是负责流化的熔体提供的时间尺度的过程是快于链的内部松弛，在最近的实验中采用的解决方案的DNA环的II型拓扑异构酶的存在下。在相反的情况下，缓慢的速度，熔体被证明是变得更慢，这个预测可以很容易地验证实验。
2021-07-27 cond-mat.soft
Semiflexible polymer rings on topographically and chemically structured surfaces
我们调查的半柔性聚合物环，如环状DNA，吸附到地形或化学结构的基板表面的形态。我们分类两个条纹表面结构，（i）地形表面凹槽和（ii）化学结构化的表面域的所有平衡形态。对于这两种类型的条纹，我们发现四个平衡形状：一个圆形的环形和一个局限的细长形状，以及两个形状包含凸起。我们确定了这些形态的完整的分叉图作为其轮廓长度的函数和粘结强度与弯曲刚度的比率。对于由几个条纹组成的更复杂的几何形状，我们发现细长形状之间的过渡级联。最后，我们比较我们的研究结果环凝聚吸引力的相互作用。
2014-05-25 cond-mat.soft
Active polymer rings: activity-induced collapse and dynamical arrest
我们调查，使用数值模拟，孤立的活性环聚合物的构象。我们发现，它们的行为关键取决于它们的大小：短环（$N \lesssim$ 100）膨胀，而较长的环（$N \gtrsim$ 200）崩溃，在足够高的活动。通过研究导致稳态的非平衡过程，我们发现了一个通用的路线驱动这两种结果，我们强调的空间相互作用的核心作用，在与线性链的差异，拓扑结构的保守性。我们进一步表明，通过观察不同的观测值，塌陷环被逮捕，所有这些都强调了在稳定状态下存在一个非常长的时间尺度，与塌陷部分的内部动力学相关。最后，我们发现在某些情况下，坍缩态绕着它的轴旋转。
2021-03-01 cond-mat.soft
Effect of ring stiffness and ambient pressure on the dynamical slowdown in ring polymers
使用广泛的分子动力学模拟，我们研究了通过改变环境压力和环的刚度的环聚合物的3D系统中的动力学减慢。我们的研究表明，环的刚度决定了环聚合物的动力学，导致较硬的环在较低的压力下玻璃化。线程的环聚合物，一个独特的功能，只出现由于这种聚合物在三维的拓扑性质，被证明是决定性的功能，动态减慢，虽然只有在一定的刚度范围内。我们的研究结果提出了一个可能的框架，探索由环刚度和压力跨越的相空间，以获得自发出现的拓扑约束聚合物玻璃。
2022-03-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Knot localization in adsorbing polymer rings
我们用蒙特卡罗模拟研究了一个打结的聚合物环吸附在一个不可穿透的吸引壁上的模型。该聚合物由立方晶格上的自回避多边形（SAP）描述。我们发现，吸附转变温度，交叉指数$ϕ$和度量指数$ν$，是相同的模型中的拓扑结构的环是不受限制的。通过测量环的打结部分的平均长度，我们能够表明吸附结是局部化的。这种结的本地化转变是由吸附转变，但伴随着一个不太尖锐的变化的指数有关的本地化程度。实际上，对于低于吸附转变的整个区间，不能排除该指数随温度的连续变化。深入到吸附相，我们能够验证结本地化是强大的，以及描述的平结模型。
2007-09-10 cond-mat.soft
Cluster Glasses of Semiflexible Ring Polymers
我们提出了计算机模拟的非打结非级联半柔性环聚合物的浓缩溶液。与它们的柔性对应物不同，收缩涉及强烈的能量惩罚，有利于环的相互渗透和聚集。我们调查的质量中心的环在非晶簇相，由无序列的扁长的扁长的环束穿透的缓慢动力学。散射函数揭示了自我和集体运动的显著解耦。质量中心之间的相关性表现出缓慢的松弛，如预期的初期玻璃化转变，表明动态逮捕的集群位置。然而，自相关在更短的时间尺度上衰减。这个特征是单个环在团簇矩阵上快速、连续交换和扩散的表现。我们的研究结果揭示了一种新的情况下，在一个简单的单分散系统的玻璃形成，其特征在于自集体解耦，软笼和温和的动态异质性。
2013-12-11 cond-mat.soft
Excluded volume effects on tangentially driven active ring polymers
本研究通过数值模拟探讨了切向驱动活性环状聚合物的构象与动力学，发现排除体积相互作用显著影响链的尺寸、形状及内部动力学，而长时间旋转运动周期与切向力成反比且与刚性和自排斥无关。
2024-05-08 cond-mat.soft
Viscosity Overshoot in Biaxial Elongational Flow: Coarse-Grained Molecular Dynamics Simulation of Ring-Linear Polymer Mixtures
缠结聚合物熔体的粘度超调现象在剪切流动和单轴拉伸流动下已经观察到，但在双轴拉伸流动下从未观察到。我们证实了存在的粘度超调下观察到的环状和线性聚合物的混合系统中的粗粒度分子动力学模拟的双轴拉伸流动。过冲被认为是更明显的弱纠缠熔体。此外，发现区分线性和非线性行为的阈值应变速率$\dot{\varepsilon}_{\rm th}$依赖于线性链长度为$\dot{\varepsilon}_{\rm th}(N)\sim N^{-1/2}$，这不同于传统的关系，$\dot{\varepsilon}_{\rm th}(N) \sim N^{-2}$，预期从劳斯弛豫时间的倒数。我们的结论是，环和线性链之间的合作相互作用的双轴拉伸流动下增强。
2021-05-22 cond-mat.soft
Entropic force in a dilute solution of real ring polymer chains with different topological structures in a slit of two parallel walls with mixed boundary conditions
本文通过分子动力学模拟研究不同拓扑结构真实环形聚合物链在混合边界条件狭缝中对壁面施加的熵力，结果与理想环形聚合物解析结果定性一致，并指出其在材料工程、生物过程及MEMS/NEMS减摩中的潜在应用。
2024-01-17 cond-mat.soft
Supercoiled ring polymers under shear flow
本文通过单体分辨模拟对比有无流体动力学相互作用，揭示超螺旋环形聚合物在剪切下形状稳定、抗翻滚与取向增强，并在强剪切中发生writhe到twist的拓扑转变。
2024-04-16 cond-mat.soft
Topological free volume and quasi-glassy dynamics in melt of ring polymers
最近的观察表明，非级联环聚合物在其稠密的解决方案表现出玻璃样的动力学的动机，我们提出了一个自由体积描述的运动，这样的环的拓扑体积的概念的基础上。我们首先构造了一个唯象自由能，它使人们能够量化由配位数度量的拓扑拥挤程度。然后，我们指出了一个关键的作用，相邻的环，这是负责的全球结构弛豫（扩散）时间对环长度的异常依赖的合作动力学。静态（环的大小，配位数）和动态（弛豫时间，扩散系数）量的分子量依赖性的预测是非常好的协议与报道的数值模拟。在整个讨论中，纠缠长度$N_e$被假定为拓扑约束的唯一特征长度，因此，所有物理量都通用地描述在重新缩放的链长度$N/N_e$方面。最后，我们讨论了如何稠密的解决方案的环是类似的，但不同于普通的玻璃系统。
2018-10-02 cond-mat.soft
Brownian motion of flexibly-linked colloidal rings
与线性聚合物相比，环状聚合物具有独特的性质，这是由于它们的拓扑封闭结构没有起点或终点。由于分子量的多分散性和不期望的副产物如链的存在，对分子环聚合物的实验测量具有挑战性。在这里，我们研究了环状聚合物的实验模型系统，该系统由$n$ =4的柔性连接的微米级胶体环组成。8个部分。我们表征这些灵活的胶体环的构象，并发现它们是自由连接的空间限制。我们测量它们的扩散行为，并将其与流体动力学模拟进行比较。有趣的是，与胶体链相比，柔性胶体环具有更大的平移和旋转扩散系数。与链相反，它们的内部变形模式显示出对于$n\lesssim 8$的较慢的波动和对于较高的$n$值的饱和。我们表明，来自环结构的限制，导致这种减少的灵活性小$n$，并推断预期的缩放的灵活性作为环的大小的函数。我们的发现可能对合成和生物环状聚合物的行为以及松软胶体材料的动力学模式产生影响。
2022-09-27 cond-mat.soft
Scattering functions of knotted ring polymers
通过仿真计算，讨论了在给定拓扑约束下，N个结点的高斯随机多边形的散射函数。我们得到了一个高斯多边形的Kratky图N=200有一个固定的结，一些不同的结，如平凡，三叶形和8字结。我们发现，不同的Kratky图的一些特性是一致的不同的值的均方回转半径的高斯多边形与不同的节点。
2005-04-05 cond-mat.soft
Persistence Homology Of Entangled Rings
聚合物之间的拓扑约束（TC）决定了复杂流体（如乳膏、油和塑料）的行为。日常生活中使用的大多数聚合物溶液都采用线性链;它们的行为被爬行和管理论准确地捕获，这些理论将微观TC与宏观粘弹性联系起来。另一方面，具有非平凡拓扑结构的聚合物，如环，为新技术带来了巨大的希望，但由于它们不遵守标准理论，因此提出了一个具有挑战性的问题;此外，拓扑不变性-即环必须保持不打结和不连接的事实-排除了任何严肃的分析处理。在这里，我们提出了一个明确的，无参数的算法，在聚合物溶液中的TCs，并显示其权力在表征TC的纠缠环。我们分析大规模的分子动力学（MD）模拟通过持久的同源性，一个关键的数学工具，从大型数据集提取强大的拓扑信息。这种方法使我们能够识别环特异性TC，我们称之为“同源螺纹”（H-螺纹），并将它们与聚合物的行为联系起来。它还使我们能够识别，在物理上有吸引力的和明确的方式，尺度依赖的循环，迄今为止，逃避精确的量化。我们发现，虽然线程的邻居慢慢增长的环的长度，随后的TC也广泛的渐近极限。我们提出的方法不限于环状聚合物，可以找到更广泛的应用，在一般的聚合物材料中的TC的研究。
2020-08-31 cond-mat.soft
Topological Methods for Polymeric Materials: Characterizing the Relationship Between Polymer Entanglement and Viscoelasticity
我们开发了拓扑方法来表征聚合物链缠结和体粘弹性响应之间的关系。我们引入了适用于开线性链的广义连接数和Writhe特征。我们调查的流变学的聚合物链纠缠成编织不同的拓扑结构和水平的链密度。为了研究粘弹性响应，我们使用剪切Lees-Edwards边界条件在一定频率范围内进行非平衡分子模拟。我们展示了我们的拓扑特性可以用来捕捉的粘弹性响应相关的聚合物缠结的关键功能。我们发现在一个显著的频率范围内，平均绝对Writhe $Wr$和损耗正切$\tan(δ)$之间存在线性关系。我们还发现平均绝对周期链接数$LK_P$和损耗角正切$\tan(δ)$之间存在近似的逆线性关系。我们的研究结果表明，拓扑方法可以用来表征链缠结，以更好地了解聚合物材料中的机械响应的起源的一些方式。
2019-01-30 cond-mat.soft
Aging of ring polymeric topological glass formers via thermal quench
本文利用大规模分子动力学模拟，研究了拓扑约束环形聚合物在热淬火下的玻璃态动力学响应，发现聚合物刚度与拓扑穿环约束共同决定了系统的结构弛豫与老化行为。
2025-04-03 cond-mat.soft
Ring closure in actin polymers
本文在纯弯曲蠕虫链模型下分析了半柔性聚合物的闭环概率。从我们的分析预测的环闭合概率可以测试对荧光肌动蛋白环化实验。我们还讨论了环闭合对弯曲角的波动在肌动蛋白聚合物的影响。
2017-01-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Glass formation in mechanically interlocked ring polymers: the role of induced chain stiffness
本文通过分子动力学模拟研究机械互锁环状聚合物的玻璃化转变，发现减小链长可诱导子环有效刚性，统一解释短链互锁环的结构特征与动力学停滞，并揭示冷却过程中从弱笼蔽到强笼蔽的转变及链刚性对玻璃态深度的影响。
2024-07-05 cond-mat.soft
Confinement induces conformational transition of semiflexible polymer rings to figure eight form
采用蒙特卡罗模拟的半柔性聚合物环在弱球形限制的构象转变为8形，扭曲配置被发现和量化。
2010-04-26 cond-mat.soft q-bio.BM
Ring polymers on percolation clusters
在目前的工作中，环状聚合物链（环）在结构无序的环境中（例如在交联聚合物凝胶中）利用模型的封闭自回避行走（SAW）轨迹上$d=3$维渗流集团进行了研究。应用枢轴算法进行了数值模拟。得到了典型高分子构象的普遍尺寸和形状特征，如尺寸比、平均非球面度和长轴度的估计。我们的结果定量描述了与纯溶剂相比，环状聚合物在无序环境中的伸长和各向异性的增加。
2020-11-03 cond-mat.soft physics.comp-ph
Shapes of Semiflexible Polymer Rings
研究了半柔性聚合物环在整个柔性范围内的形状。调查的联合分布的非球面性和非球面性的性质，以及它们各自的平均值，我们发现两个不同的形状制度，这取决于聚合物的灵活性。对于小周长持久长度的波动环表现出只有平面，椭圆形的配置。在更高的柔韧性下，出现了三维起皱结构。紧密的聚合物环的分析计算证实了在刚性制度的椭圆形。
2008-02-07 cond-mat.soft q-bio.BM
Buckling of stiff polymer rings in weak spherical confinement
限制是一种通用的和完善的工具，研究聚合物的性质，无论是了解生物过程或开发新的纳米生物材料。研究了半柔性聚合物环在不可穿透壳层的弱球形约束下的构象。我们开发了一个分析参数的主导聚合物的轨迹取决于聚合物的弹性和熵的贡献。进行蒙特卡罗模拟以评估概率密度中的聚合物环构象，并通过形状测量非球面性和非球面性的性质。的平均非球面性和平均性质的非球面性的分析参数的比较证实了我们的推理，以解释聚合物环的构象在刚性政权，弹性响应占上风。
2010-06-24 cond-mat.soft q-bio.BM
Effect of Topology on the Conformations of Ring Polymers
用键涨落方法模拟了环状聚合物的非级联缠结和互穿熔体。我们发现，稀释后的互穿环的溶胀遵循相同的法律为线性链。用HOMFLY多项式分析了环状高分子在半稀溶液中的打结和连接概率。我们发现环的打结概率呈指数衰减。半稀溶液的相关长度可用于不同浓度下的数据处理。从模拟数据确定在大于环的重叠体积分数$ϕ^{*}$的浓度下每个环的连接环的平均数$f_{n}$的幂律依赖性$f_{n}\simϕR^{2}\simϕ^{0.77}N$。非连接环的分数显示指数衰减$P_{OO}\sim\exp(-f_{n})$，这表明$f_{n}$提供了不形成连接构象的熵努力。基于这个结果，我们发现四个不同的制度的构象环在熔体中，由一个临界长度$N_{OO}$，$N_{C}$和$N^{*}$分开。$N_{OO}$描述了非级联效应的开始，在该非级联效应下拓扑效应不重要，$N_{C}$是环的弱压缩和强压缩之间的交叉，并且$N^{*}$由在$N>N^{*}$处从非级联贡献$f_{n}\simϕR^{2}$到重叠主导的级联贡献$f_{n}\simϕN^{1/2}$的交叉定义。对于$N_{OO}<N<N_{C}$，环大小的缩放$R\sim N^{2/5}$是由平衡环的非级联与弱压缩引起的。对于$N_{C}<N<N^{*}$，非连接和强压缩意味着$R\sim N^{3/8}$。我们的模拟数据的非互穿环$N=1024$是在很好的预测弱…
2021-04-12 cond-mat.soft
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
Segment Distribution around the Center of Gravity of Ring Polymers: Extension of the Kramers Method
导出了未扰动环高分子的链段分布在重心附近的分布。我们发现，虽然观察到一个小的差异，确切的分布可以很好地近似高斯概率分布函数。
2022-06-26 cond-mat.soft physics.chem-ph
Miscibility Phase Diagram of Ring Polymer Blends: A Topological Effect
聚合物共混物的相容性是聚合物科学中的一个经典问题，如果其中一个或两个组分没有链端，则可能会发生改变。基于{ \it拓扑体积}的思想，我们提出了一个平均场论来阐明环状聚合物中的拓扑约束如何影响共混物的相行为。虽然预期环-线性聚合物共混物的可混性的大的增强，但预测环-环聚合物共混物的分层的相反趋势，尽管相对较弱。导出了这两种情况下临界点移动的标度公式。我们讨论了该理论的适用范围，以及对线性聚合物共混物行为的交叉，这是短链聚合物所期望的。这些分析提出了拓扑约束可以表示为一种有效的排斥体积效应，其中拓扑长度起着屏蔽因子的作用。
2016-04-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Geometrical entanglement and alignment regulate self-organization in active ring polymer suspensions
该研究引入缠绕数量化活性环形高分子悬浮液的几何缠结，发现取向排列与缠结显著相关，且自组织对活性诱导缠结呈非单调依赖，适度缠结稳定取向排列、过度缠结则起破坏作用，揭示了非平衡调控高分子缠结的普适微观机制。
2025-07-30 cond-mat.soft
