Torque-Induced Rotational Dynamics in Polymers: Torsional Blobs and Thinning
通过使用斑点理论和计算机模拟，我们研究了线性聚合物绕一个长的不可穿透的杆进行静态旋转运动的性质。特别地，在模拟中，旋转由施加到拴在杆上的聚合物的端部的扭矩引起。三种不同的制度被发现，在密切类似的情况下，聚合物在一端被一个恒定的力。对于低扭矩，聚合物旋转保持其平衡构象。在中等扭矩下，聚合物呈现喇叭形，由尺寸增加的团块组成。在甚至更大的扭矩下，聚合物部分地缠绕在杆周围。我们推导出了角速度、伸长和扭矩等各种量之间的标度关系。分析预测与模拟数据吻合良好。有趣的是，我们发现了一个“变薄”制度，其中的扭矩有一个非常弱的（对数）依赖于角速度。我们讨论了这种行为的起源，这在聚合物中没有对应物被施加的力拉动。
2016-02-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The direct link model for polymer rings as a topological field theory and the second topological moment in dense systems
溶液中的聚合物环要么永久纠缠，要么不纠缠。永久的拓扑限制引起额外的熵的相互作用，除了所产生的，由于纯粹的链的灵活性或排除体积。相反，缠结的聚合物环系统可以通过闭合随机缠结的柔性线性链来形成。可以确定随机缠结环之间的连接数对链长的依赖性，更具体地，可以确定第二拓扑矩$<n^2>$，即平均平方连接数。本文提出了最近在数学物理中讨论的一种称为阿贝尔BF理论的方法，它可以用两个规范场来表示连接约束的最简单形式--高斯积分。本文重新推导了单圈与多圈纠缠的Brereton和Shah模型。后一种模型最后被用来计算第二拓扑矩，在协议与最近的结果由Ferrari，Kleinert，和Lazzizzera通过使用${\rm n}$分量$ϕ^4$理论在极限${\rm n}\to 0$。
2001-02-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Giant Activity-Induced Stress Plateau in Entangled Polymer Solutions
本研究通过布朗动力学模拟探究高度缠结柔性自驱动聚合物的粘弹性，发现活性运动使应力平台大幅提升，明确了相关标度并预测长时粘度标度关系异于平衡态，为活性响应力学材料设计提供新思路。
2023-10-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Dynamics of two topologically entangled chains
从一个给定的拓扑不变量，我们认为，这是可能的，以构建一个拓扑场论有限数量的费曼图和振幅的规范不变对象，是一个功能的不变量。这是例如高斯链接数和阿贝尔BF模型的情况下，已经成功地应用于聚合物的统计力学。在这项工作中，它表明，一个合适的推广的BF模型也可以应用到聚合物动力学，其中的聚合物的轨迹是不是静态的，但改变它们的形状在时间。
2011-03-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Flow-deformed conformations of entangled polymers as persistent random walks
在流动下的缠结聚合物流体中，在库恩尺度界面上的演变结构和流变学在塑料制品的加工中起着重要作用，并且具有许多其他应用。定量跟踪链构象统计的库恩尺度上是必不可少的发展计算模型的这种现象。为此，我们在这里制定一个双尺度/双模模型的纠缠聚合物链下流动。每一条链都被连续的纠缠分割成两种模式之一：纠缠或悬挂。在链尺度上，理想（非相互作用）链的构象统计遵循其端到端距离的二阶矩的微分演化方程。后者规定持久的随机游走采样构象统计理想的纠缠链的库恩尺度，如下从广义的格林-久保关系和最大熵原理。我们测试它的数值范围内的变形率在启动简单的拉伸和剪切流动。一个自洽的潜力，代表片段的相互作用，修改链构象统计的库恩规模，因为它重新规范化的参数控制的持久性随机游走。广义格林-久保关系，然后反转，以确定如何链端到端的距离的二阶矩是由自洽的潜力改变。这使我们能够设计一个双尺度传播方案的统计权重的纠缠链的子链。后者用于计算纠缠链中每种化学类型的库恩段的局部体积分数，从而确定自洽势。
2007-08-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Probabilistic Phase Space Trajectory Description for Anomalous Polymer Dynamics
最近的研究表明，对于单个聚合物系统，如幻影Rouse，自回避Rouse，Zimm，爬行和通过膜中的窄孔易位;以及对于多聚合物系统，如聚合物熔体在纠缠状态下，聚合物的标记单体的异常动力学的相空间轨迹由广义Langevin方程（GLE）鲁棒地描述。在这里，我表明，所有这些经典的异常动力学的单聚合物的相空间轨迹的概率分布是一个分数布朗运动（FBm），而聚合物熔体之间的纠缠制度和最终的扩散制度的动态表现出小，但系统的偏差从FBm。
2011-01-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-monotonic effect of additive particle size on the glass transition in polymers
采用分子动力学模拟研究了添加剂小分子对聚合物熔体结构弛豫的影响。在恒定的外压和固定的分子浓度下，粒径的变化导致聚合物熔体的弛豫动力学的非单调变化。对于非纠缠链，这种效果是合理化的增强的附加粒子动力学的竞争较弱的耦合强度时，减小颗粒尺寸。有趣的是，冷却模拟揭示了一个非单调效应的玻璃化转变温度也纠缠链，其中添加剂对聚合物动力学的影响是更加复杂的。这一观察结果强调了聚合物中的玻璃化转变的单体规模的包装效果的重要性。鉴于这一事实，尺寸自适应热敏核壳胶体将是一个有前途的候选路线，探索这一现象的实验。
2019-07-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Winding angle distribution for planar random walk, polymer ring entangled with an obstacle, and all that: Spitzer-Edwards-Prager-Frisch model revisited
使用一般的格林函数公式，我们重新推导，（i）斯皮策和他的追随者的平面布朗运动的缠绕角分布的结果，和（ii）爱德华-普拉格-弗里施结果的统计力学的一个环聚合物纠缠直杆。在统计力学部分，我们考虑淬火和退火拓扑的情况。在新的结果中，我们精确地计算点的轨迹的表面积（的期望值），使得它们中的每一个都具有与给定的封闭随机行走轨迹（$=$环聚合物）的连接数$n$。我们还考虑了有限直径（盘状）障碍物和缠绕在一个空腔内的问题的推广。
2003-06-23 cond-mat.stat-mech q-bio.BM
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
Shearing-induced contact pattern formation in hydrogels sliding in polymer solution
在高分子浓溶液中，原位观察了旋转剪切过程中水凝胶与玻璃表面的接触。首次观察到与凝胶的旋转剪切同相旋转的动态接触图案。随着剪切时间的延长，接触斑图在圆周方向上呈现出周期性，并逐渐发展为精细的特征。在较高的滑动速度、聚合物浓度和正常压力下，图案出现得更快。此外，凝胶的柔软度也显著影响图案的特征。根据聚合物溶液在旋转软界面处的非线性流变性讨论了斑图形成。
2019-02-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Segment-Scale, Force-Level Theory of Mesoscopic Dynamic Localization and Entropic Elasticity in Entangled Chain Polymer Liquids
我们开发了一个段尺度，基于力的理论的故障的非纠缠劳斯模型和随后出现的各向同性介观本地化和熵弹性链聚合物液体中的遍历性恢复各向异性爬行运动的情况下。该理论是制定在构象N-动态序参数广义朗之万方程的方法。它是使用场论高斯线程模型的聚合物结构和封闭的普遍方式在链动态二阶矩矩阵的水平。物理思想是，各向同性Rouse模型由于时间持续的分子间接触的动力学出现而失败，所述时间持续的分子间接触由局部链不可交叉性、长程聚合物连接性和链运动的自洽处理以及阻碍它的动态力的综合影响确定。介观局域化长度（管直径）和涌现弹性预测与实验接近定量一致。此外，起始链长的比例与半稀释交叉浓度与一个现实的数值前因子。不同的预测作出各种非对角关联函数，量化的动态本地化的聚合物构象的完整的空间结构。由于局部不可交叉性约束和/或链内结合弹簧被软化，预测管直径膨胀，直到其达到链回转半径，在该点缠结局部化以不连续的方式消失。一个完整的动态相图的破坏介观局域化的构造，这是定性与模拟和聚合的纠缠度的经典概念一致。
2016-07-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Disentangling Entanglements in Biopolymer Solutions
爬行理论在解释缠结聚合物溶液的不寻常材料性质方面非常成功。它将复杂的多体动力学简化为单个聚合物的描述，其中每个聚合物被设想为被限制在一个管中，通过该管它以蛇形方式移动。对于柔性聚合物，爬行理论已经得到了实验和模拟的充分证实。与此相反，半柔性聚合物的实验和数值测试要么限于爬行的发病，或进行示踪聚合物在一个固定的，静态的矩阵。在这里，我们报告布朗动力学模拟的纠缠解决方案的半柔性聚合物，这表明，曲线运动沿管（爬行）不再是占主导地位的动力学模式。相反，我们发现，聚合物解开由于相关的约束释放，导致内部弯曲模式的平衡之前，聚合物扩散的整个管的长度。终端应力松弛的物理机制是旋转扩散介导的解开，而不是沿管的曲线运动。
2018-02-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
A Brownian dynamics algorithm for entangled wormlike threads
我们提出了一个混合布朗动力学/蒙特卡罗算法模拟高度纠缠的半柔性聚合物或细丝的解决方案。该算法结合了布朗动力学的时间步进的方法与一个有效的计划，拒绝移动，导致链交叉或排除体积重叠。该算法允许模拟无限薄，但uncrossable线程的限制，并适合于模拟实验中获得的条件下的解决方案的长肌动蛋白丝。
2006-10-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Chemically symmetric and asymmetric self-driven rigid dumbbells in 2D polymer gel
我们采用计算机模拟揭示了二维聚合物凝胶中自驱动化学对称和非对称刚性哑铃的平移和旋转动力学。我们的研究结果表明，活动或自我推进总是提高哑铃的动态。使自推进哑铃化学不对称导致动力学的进一步增强。此外，自推进的方向是化学不对称哑铃的关键因素，其中朝向哑铃的非粘性半部的自推进导致与朝向哑铃的粘性半部的自推进的情况相比更快的平移和旋转动力学。我们的分析表明，对称和不对称的被动刚性哑铃都被困在聚合物凝胶的网格内，但化学不对称性总是有利于哑铃的网格到网格运动，并且当哑铃自推进时甚至更明显。这导致随着自推进的增加，van Hove函数中出现多个峰值。简而言之，我们相信我们的计算机模拟研究可以指导研究人员设计高效的人工微泳者，这些微泳者在特定位点的递送中具有潜在的应用。
2022-03-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Yielding and Strain Stiffening in Entangled Assemblies of Frictional Granular Chains
宏观颗粒链的堆积捕获了分子聚合物系统的一些基本方面，并已被建议作为在分子尺度上理解物理学的范例。然而，在这里，我们证明了颗粒链填料，这在聚合物系统中没有对应的颗粒间摩擦$μ$，导致一个非平凡的屈服和流变响应。基于离散元模拟方法，研究了大振幅振荡剪切作用下颗粒链随机堆积的非线性流变特性。我们发现，最大应力和剪切变形进入材料体的深度是摩擦的非单调函数，极值在$μ$的中间值。我们还表明，相邻的晶粒之间的定期重复的间隙，这是特殊的商业颗粒链，扩大剪切区，并通过促进链之间的联锁事件，提高在系统中的缠结。这些拓扑约束可以显著增加应变刚化的程度。我们的研究结果突出了颗粒链包装和分子聚合物系统的物理之间的差异。
2022-10-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Multiscale simulation of a polymer melt flow between two coaxial cylinders under nonisothermal conditions
我们成功地扩展了多尺度模拟（MSS）的方法，非等温良好纠缠的聚合物熔体在两个同轴圆柱之间的流动。在多尺度模拟中，宏观流动系统通过速度梯度张量、应力张量和温度与多个微观系统相连。在宏观层面上，除了动量平衡方程之外，我们还考虑能量平衡方程，其中发热不仅在温度分布中而且在流动剖面中发挥重要作用。在微观层次上，一个双滑动链接模型被用于良好缠结的聚合物。为了将温度效应纳入到微观系统中，我们对滑移链模型使用了时间-温度叠加规则，其中参数的温度依赖性是未知的;另一方面，在宏观方程中考虑温度效应的方法已经很好地建立起来。我们发现，扩展的多尺度模拟方法是相当有效的，在揭示非等温聚合物流动的稳态和瞬态情况下，和原始路径和滑动链接所表示的聚合物链的微观状态之间的关系。它还发现，温度依赖性的reptation-time为基础的Weissenberg数是一个合适的措施，了解在本研究中使用的剪切速率范围内的聚合物链变形的程度。
2020-07-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Local dynamics and primitive path analysis for a model polymer melt near a surface
应用局域原始路径和Rouse模分析方法，研究了模型聚合物熔体在聚合物-壁面界面上的链构象、局域动力学和粘度。我们建立了一个排斥壁的存在下，导致加速的动力学都为未纠缠和弱纠缠熔体和耗尽的纠缠密度在壁附近。当表面带有一些接枝链，我们表明，熔体链加速在非纠缠政权和纠缠政权减慢。通过分析原始路径，我们将观察到的减速归因于界面层中纠缠密度的增加。因此，相对小密度的接枝位点的存在导致改善的机械性能（增强）并且即使表面是排斥性的也局部地减小缠结长度。
2006-06-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Microscopic Nonaffine Deformation Theory of LAOS in Polymers
Rheonic Lab（瑞奥尼克实验室）；Department of Physics “Aldo Pontremoli”, University of Milan（米兰大学阿尔多·蓬特罗莫利物理系）
本文建立了一个分子动机框架，将缠结聚合物中的大振幅振荡剪切非线性与无序固体中的频率依赖非仿射弛豫联系起来，通过谐波分析揭示了应变依赖的非仿射弛豫机制，并引入特征应变振幅γ_c描述交叉行为。
2026-05-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
