Ring polymers in crowded environment: conformational properties
我们分析了在d维结构障碍（杂质）的存在下，柔性环聚合物在溶液中的通用尺寸特性。当考虑凝胶、胶体溶液、细胞内和细胞外环境中的聚合物时，人们会遇到这种情况。考虑了扩展杂质在大距离r上按幂律\sim r^{-a}关联的特殊情况。应用直接聚合物重整化方案，对典型环状聚合物构象的平均回转半径$\langle R_{g\,{\rm ring}} \rangle$和生成半径$\langle R_{1/2\,{\rm ring}} \rangle$进行了估计，直至\varepsilon =4-d，δ=4-a展开的一级展开.我们的结果定量地揭示了在无序环境中闭环大分子的有效尺寸和各向异性的程度。特别地，当增加根据$\langle R^2_{g\,{\rm ring}} \rangle / \langle R^2_{g\,{\rm chain}} \rangle =\frac{1}{2} \left(1+\frac{13}{48}δ\right)$的无序强度时，相同分子量的环状和开放（线性）聚合物的尺寸比增加。
2014-08-20 cond-mat.soft
Polymer Translocation in Crowded Environments
我们研究了细胞质的拥挤性质对聚合物通过膜孔易位的影响。通过系统地处理由于拥挤的熵罚，我们表明，易位动力学显着改变，导致新的缩放行为的易位时间的链长。我们还观察到新的和定性不同的易位制度，这取决于拥挤的程度，跨膜化学势的不对称性，和聚合物的长度。
2007-03-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Polymers in crowded environment under stretching force: globule-coil transitions
我们研究灵活的聚合物大分子在拥挤（多孔）的环境中，建模为自吸引自避免行走（SASAW）的网站稀释的空间维度d=2，3的双折射晶格。分析了拉伸力对聚合物折叠和球状-卷曲转变性质的影响。应用修剪-富集Rosenbluth链增长方法（PERM），我们估算了聚合物塌缩构型和伸展构型之间的转变温度T_Θ，并绘制了不同温度和拉伸力下的球状-卷曲共存相图。过渡到一个完全拉伸的状态，所造成的施加力，以及进行了讨论。
2009-07-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Tracer diffusion in crowded solutions of sticky polymers
在软物质物理学和生物学中，强受限几何结构和拥挤环境中的大分子扩散在很大程度上仍然是一个开放的课题。在本文中，我们采用大规模的朗之万动力学模拟研究如何扩散的示踪剂的影响的排斥体积和弱吸引的人群示踪剂相互作用的联合行动。我们考虑两种示踪剂，由Weeks-Chandler-Andersen（WCA）排斥势描述的标准硬核粒子和核心软化（CS）粒子，其模型例如，球状蛋白质、带电胶体和被聚合物刷覆盖的纳米颗粒。这些系统的特点是存在两个长度尺度的相互作用，可以显示水一样的异常，在其扩散，源于不同的长度尺度之间的固有竞争。在这里，我们报告了一个全面的研究，这两个示踪剂物种的扩散和结构在拥挤的环境中淬火配置的聚合物在增加密度。我们详细分析了示踪剂-聚合物的亲和力和系统密度如何影响运输相比，出现特定的静态空间相关性。特别是，我们发现，虽然几乎没有任何差异出现在WCA和CS颗粒的扩散性能，倾向于发展结构秩序大拥挤强烈受挫CS颗粒。令人惊讶的是，对于拥挤矩阵的足够大的亲和力，WCA示踪剂的扩散系数显示出非单调的趋势，因为它们的密度增加时，相比于零亲和力的情况。这种类似水的异常甚至比CS粒子观察到的还要大，并且似乎植根于排斥体积和亲和力效应之间的类似竞争。
2020-08-24 cond-mat.soft
Bending stiff charged polymers: the electrostatic persistence length
许多带电的聚合物，包括核酸，是局部刚性的。它们的弯曲刚度-量化的持久性长度-，取决于库仑功能，如离子强度的解决方案，提供了一个方便的实验路线调整刚度。虽然经典的Odijk-Skolnick-Fixman治疗失败的现实参数值，我们推导出一个简单的分析公式的静电持久长度。它被证明是在显着的协议与数值得到的泊松-玻尔兹曼理论的结果，从而充分占非线性，其中反离子凝聚效应。对于双链DNA，我们的工作表明，广泛使用的裸持久长度500 μ m被高估了约20
2016-11-02 cond-mat.soft
Alignment of colloidal rods in crowded environments
了解胶体棒在聚合物溶液中的流体动力学排列是制造结构有序材料的关键。如何聚合物拥挤影响悬浮胶体棒的流动诱导对齐仍然不清楚，当棒和聚合物共享相似的长度尺度。我们解决这个问题，通过分析拥挤的聚合物溶液中悬浮的胶体棒的对齐，并与拥挤的情况下，由额外的胶体棒在纯溶剂中提供比较。我们发现，聚合物动力学支配的剪切诱导的排列的胶体棒悬浮在聚合物溶液中的发病，和棒的排列的控制参数是Weissenberg数，量化的弹性响应的聚合物施加流。此外，我们发现，随着剪切速率的增加，胶体排列遵循一个普遍的趋势，是独立的周围拥挤的环境。我们的研究结果表明，在聚合物溶液中的胶体棒对齐可以预测的基础上的临界剪切速率，聚合物线圈变形的流动，帮助各向异性材料的合成和设计。
2022-05-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Estimation of Persistence Lengths of Semiflexible Polymers: Insight from Simulations
大分子的持久长度是其基本特征之一，描述了其内在的局部刚性。然而，很难从聚合物的物理性质中提取该长度，不同的配方可能会给出彼此不一致的答案。蒙特卡罗模拟被用来阐明这个问题，给出了两个晶格模型，自避免步行模型扩展的键弯曲能，和瓶刷聚合物描述的键波动模型的比较讨论。讨论的条件下，这样的大分子的描述Kratky-Porod蠕虫状链持有，并考虑的问题，在何种程度上的持久性长度取决于外部条件（如溶剂质量）。详细讨论了半柔性聚合物的散射函数，并与各种解析方法进行了比较，最后对实验工作进行了展望。
2013-03-11 cond-mat.soft
Breaking the Reptation Trap: Escape Dynamics of Semi-Flexible Polymers in Crowded Networks
本研究打破经典爬行理论认知，发现半柔性聚合物被困于短寿命动力学笼中，提出转动扩散新标度律并量化缠结，为拥挤系统宏观行为研究提供新原理。
2023-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.bio-ph
Dynamics of a polymer in an active and crowded environment
我们研究了一个理想的聚合物链在拥挤的，粘弹性介质中的动力学，并在积极的力量的存在。计算了质心和单个单体的运动。在时间尺度上，相当于持续时间的积极力量，单体可以移动superdiffusively，而在更大的时间尺度subdiffusively行为发生。这种subdiffusion之间的差异，在没有积极的力量是量化的。我们表明，聚合物溶胀响应于活跃的过程，并确定这种溶胀如何取决于环境的粘弹性。我们的研究结果相比，最近的实验中的运动在细菌中的染色体位点。
2015-12-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
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
Linear Dimensions of Adsorbed Semiflexible Polymers: What can be learned about their persistence length?
部分或完全吸附的半柔性聚合物链的构象进行了研究，改变轮廓长度$L$，链刚度，$κ$，和强度的吸附势在很宽的范围内。分子动力学模拟表明，部分吸附链（与“尾巴”，表面附着的“火车”和“环”）是不描述的Kratky-Porod蠕虫状链模型。分析了三维$(\ell_p)$值到二维$(2\ell_p)$增强值的持续长度的交叉，并确定了$L \gg \ell_p$的排除体积效应。实验的解释的后果的建议。验证了吸附阈值与$\ell_p^{-1/3}$成比例关系的预测。
2019-09-13 cond-mat.soft
Facilitation of polymer looping and giant polymer diffusivity in crowded solutions of active particles
本文采用朗之万动力学方法研究了二维体系中聚合物链在自推进粒子浴中的动力学行为。具体来说，我们分析了聚合物的循环性能与SPP活动，并研究如何存在的活性颗粒改变链构象统计。我们发现，SPP倾向于延长灵活的聚合物链，而他们，而紧刚性半柔性聚合物，与以前的结果一致。在这里，我们表明，较大的活动的SPP产生较高的有效温度的浴，从而促进循环动力学的被动聚合物链。我们显式计算循环概率和循环时间在很宽的范围内的模型参数。我们还分析了运动的单体示踪剂颗粒和聚合物的质量中心的存在下的活性颗粒的时间平均均方位移，揭示了一个巨大的扩散性增强的聚合物链通过SPP池。我们的研究结果是适用于合理化的尺寸和循环动力学的生物聚合物在不断波动，经常积极驱动的条件下，生物细胞或悬浮液的活性胶体颗粒或细菌细胞。
2015-07-12 cond-mat.soft physics.bio-ph
Controlling polymer translocation with crowded medium and polymer length asymmetry
本文通过 Langevin 动力学模拟研究自由、单侧和双侧拥挤环境中的聚合物孔道易位，揭示链长不对称、拥挤尺寸与填充分数对易位概率和方向的调控机制。
2024-02-29 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Persistence length and plateau modulus of semiflexible entangled polymers in primitive chain network simulations
Nagoya University（名古屋大学）；University of Glasgow（格拉斯哥大学）；Università degli Studi di Napoli “Federico II”（那不勒斯费德里科二世大学）
本研究通过扩展原始链网络模型，揭示了半柔性缠结聚合物的平台模量与持久长度之间的关系为G₀~L_p^(2/3)，并验证了实验结果。
2024-11-08 cond-mat.soft
Activity Induced Diffusion Recovery in Crowded Colloidal Suspension
本研究通过实验和模拟证明，活性酶分子产生的力能增强拥挤胶体悬浮液中颗粒的扩散，使系统从亚扩散转变为正常扩散，揭示了酶活性对周围环境的动力学影响。
2023-05-09 cond-mat.soft
Translational and rotational dynamics of a self-propelled Janus probe in crowded environments
我们计算调查的动态自推进Janus探头在拥挤的环境中。拥挤是由粘弹性聚合物或非粘弹性断开单体的存在引起的。我们的模拟结果表明，平移，以及旋转均方位移，有一个独特的三步增长固定值的自推进力，并稳步增加与自推进，无论性质的拥挤。另一方面，在没有拥挤的情况下，Janus探测器的旋转动力学与自推进力无关。取代排斥聚合物与粘性的，平移和旋转均方位移的Janus探针显示急剧下降。由于Janus粒子的不同面与环境的相互作用不同，我们表明自推进的方向也会影响其动力学。固定的自推进的自推进探针的长时间平移和旋转扩散率的比率，当绘制对拥挤的面积分数，通过一个最小值，并在较高的面积分数合并到其值的情况下的拥挤。这指向在拥挤器的中间区域分数处的自推进探头的平移和旋转动力学的解耦。然而，这种旋转-旋转解耦对于无源探头是不存在的。
2020-08-05 cond-mat.soft
Elasticity of single flexible polymer chains in good and poor solvents
力-伸长曲线在力谱实验中测量单个聚合物链的熵弹性。一个蠕虫状链模型被用来描述力延伸实验与一个内在的链参数称为持久长度，这是一个衡量局部弯曲的灵活性。对于柔性聚合物，在不同的力制度的持久性长度的估计存在差异。例如，基于原子力显微镜（AFM）的拉伸实验报告了异常低值，这也与磁镊实验不一致。为了理解这一点，我们调查的微观力探针和聚乙二醇链的内在弹性在AFM为基础的实验之间的耦合的作用。我们使用振荡流变学进行实验，通过提供一个固定频率的外部激励的探头。我们表明，一个适当的量化的弹性响应直接测量的振荡技术偏离传统的力延伸曲线显着。通过拟合WLC刚度延伸数据得到的持久长度与平衡镊子实验匹配良好。此外，对于聚苯乙烯链在贫溶剂中的弹性响应没有观察到振荡和等速拉伸实验之间的偏差。然而，对于在良溶剂中的聚苯乙烯观察到这种偏差。我们把这归因于聚苯乙烯单体在水中的疏水相互作用。我们的研究结果表明，单聚合物链上的振荡流变学提供了其弹性响应的定量估计。持久性长度值的一致性，使用磁镊实验在低力制度和高力制度的AFM实验表明，WLC是成功的描述聚合物的弹性力范围内的AFM实验中通常探测。
2021-07-27 cond-mat.soft
The Electrostatic Persistence Length of Polymers beyond the OSF Limit
我们使用大规模的蒙特卡罗模拟测试的静电持久性长度$l_e$的隔离，均匀带电的聚合物的屏蔽长度$κ^{-1}$超过固有的持久性长度的链的限制与链内相互作用的标度理论。我们的模拟覆盖了比以前的研究更大的一部分参数空间。我们没有观察到显着偏离预测$l_e\proptoκ^{-2}$由Khokhlov和Khachaturian这是基于应用Odijk-Skolnick-Fixman理论的拉伸de Gennes-Pincus-Velasco-Brochard的链。可以排除持续长度对屏蔽长度的线性或次线性依赖性。我们认为，以前的数值结果指向这个方向可能是由于排除体积和有限链长的影响相结合。本文强调的作用，缩放参数的发展有用的表示实验和模拟数据。
2002-02-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elongation and fluctuations of semi-flexible polymers in a nematic solvent
我们直接观察了溶解在杆状{ \it fd}病毒的双相中的单聚合物，其持久长度范围为$\ell_p=0.05$至16 $μ$ m。具有足够大的余辉长度的聚合物在背景溶剂的各向同性-相变处经历线圈-棒转变。我们定量分析了半柔性聚合物的横向波动，并表明在长波长下，它们是由波动的背景光驱动的。我们提取的Odijk偏转长度和弹性常数的背景下，从数据的相位。
2004-01-12 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
Softening of the stiffness of bottlebrush polymers by mutual interaction
我们用小角中子散射（SANS）、静态光散射（SLS）和动态光散射（DLS）研究了瓶刷大分子在良溶剂中的行为。这些聚合物由化学接枝长侧链的线性主链组成。主链含有约1600个单体单元（重均），每隔一个单体单元带有约1000个侧链。60个单体单位。SLS和SANS数据外推到无限稀释导致聚合物的形状因子，其可以用蠕虫状链描述，其轮廓长度为380 nm，持久长度为17.5 nm。DLS数据的分析证实了这些模型参数。在有限浓度下获得的散射强度可以使用聚合物参考相互作用位点模型来建模。它揭示了由它们的相互作用引起的瓶刷聚合物的软化。我们表明，持久性从17.5 nm下降到5 nm时，从稀溶液的浓度增加到最高浓度40.59 g/l的考虑。观察到的链软化与理论预测的有限浓度下线性聚电解质链静电持续长度的减少相当。
2007-05-23 cond-mat.soft
Modelling persistence of motion in a crowded environment: the diffusive limit of excluding velocity-jump processes
运动的持续性是物体在短时间尺度内保持在一个方向上的运动而不一定在长期内偏向任何方向的趋势。研究这种行为的最合适的数学工具之一是基于代理的速度跳跃过程。在没有主体-主体相互作用的情况下，基于主体的模型（ABM）的平均场连续极限产生了众所周知的双曲电报方程。当智能体相互作用包括在ABM中，一个严格的平流偏微分方程（PDE）系统可以在人口水平上。然而，没有扩散限制的反弹道导弹已得到这样的模型。将反弹道导弹的微观行为与扩散性宏观描述联系起来是可取的，因为这样可以探索更广泛的情景，并与常用的运动分析统计工具建立直接联系。为了连接ABM在人口水平的扩散PDE在人口水平上，我们考虑了一个广义的基于代理的速度跳跃过程的二维晶格与三种形式的代理相互作用。这种推广使我们能够采取扩散限制，并获得一个忠实的人口水平的描述。我们研究了模型在个体和种群水平上的性质，并阐明了模型的一些关键特征。特别是，我们表现出固有的各向异性的模型，我们发现在微观和宏观尺度的自发形式的聚集的证据。
2018-03-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.CB
Calculation of the persistence length of a flexible polymer chain with short range self-repulsion
对于由n段组成的自排斥聚合物链，我们计算持久长度L（j，n），定义为端到端矢量在第j段方向上的投影。这一数量显示了沿链条的一些明显变化。利用重整化群和ε展开，我们建立了标度形式，并计算了标度函数到ε ^2阶。对于维数d=3，渐近地出现简单结果L（j，n）~ const（j（n-j）/n）^（2nu-1）。此外，在排除的体积限制L（j，n）的行为非常相似的长度为j（n-j）/n的链的溶胀因子。我们进行了模拟，发现与我们的分析结果是一致的。对于d=2，我们和以前的模拟以及理论论证都表明存在对数异常。
2003-11-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamical and conformational behavior of a polymer in a crowded solution
The University of Western Ontario（韦仕兰大学）
本研究通过朗之万动力学与格子玻尔兹曼分子动力学模拟，揭示了拥挤溶液中胶体尺寸比、体积分数对聚合物构象紧缩及扩散行为的调控机制，识别出三种动力学区域及流体动力学相互作用的关键影响。
2026-08-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Tuning Synthetic Semiflexible Networks by Bending Stiffness
复杂的软物质的力学通常不能在柔性聚合物或刚性棒的经典物理框架中理解。其基本成分是半柔性聚合物，其有限的弯曲刚度（$κ$）会导致非平凡的机械响应。这种聚合物的天然模型是蛋白质肌动蛋白。然而，肌动蛋白网络的实验研究是有限的，因为持久长度（$l_{\text{p}} \propto κ$）不能调整。在这里，我们的实验特性这个参数的第一次在纠缠网络所形成的合成生产，结构可调的DNA纳米管。这种材料能够验证半柔性聚合物及其网络固有的特性，即，持久长度、不可扩展性、爬行和网格尺寸缩放。虽然弹性平台模量与浓度$G_0 \propto c^{7/5}$的缩放与以前的测量和建立的理论是一致的，新兴的持久性长度缩放$G_0 \propto l_{\text{p}}$反对占主导地位的理论预测。
2016-10-04 cond-mat.soft
Free energy of a folded semiflexible polymer confined to a nanochannel of various geometries
利用蒙特卡罗模拟研究了长通道内折叠半柔性聚合物的构象性质。我们测量构象自由能相对于聚合物的端到端距离的变化，并从这些功能中，我们提取的发夹折叠的自由能，以及所产生的熵力沿通道重叠的聚合物的部分之间的相互作用。我们考虑缩放的自由能相对于不同的持久性长度的聚合物，以及在圆柱形，矩形和三角形通道的限制的通道尺寸。我们专注于聚合物的行为在经典的Odijk和回折Odijk制度。我们发现熵力的缩放接近预测的缩放参数，在第二维里水平上处理偏转段之间的相互作用。此外，测得的发夹折叠自由能是一致的，直接从最近的圆柱形通道的理论计算。它也是一致的，从测量的聚合物的全球持久性长度在最近的模拟研究中的反折Odijk政权的值。
2018-05-31 cond-mat.soft
Conformational landscape of long semiflexible linear and ring polymers near attractive surfaces
本文利用粗粒化模拟考察吸引壁附近拥挤半柔性聚合物的平衡构象，揭示长度、弯曲刚度、拥挤剂密度及线性/环形拓扑对吸附构象图景的影响。
2023-04-23 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Characterizing anomalous diffusion in crowded polymer solutions and gels over five decades in time with variable-lengthscale fluorescence correlation spectroscopy
大分子在细胞和复杂流体中的扩散常常被发现偏离简单的Fickian扩散。对这种行为的一种解释是分子拥挤使扩散异常，其中颗粒的均方位移按$\langle r^2 \rangle \propto t^α$与$α< 1$的比例缩放。不幸的是，方法，如荧光相关光谱（FCS）或荧光恢复后光漂白（FRAP）探针扩散仅在一个狭窄的范围内的长度尺度，不能直接测试的均方位移（MSD）对时间的依赖性。在这里，我们表明，可变长度尺度FCS（VLS-FCS），其中的体积的观察是不同的几个数量级，结合数值反演程序的相关数据，允许检索MSD长达五十年的时间，桥接扩散实验之间的差距在不同的长度尺度。此外，我们表明，VLS-FCS提供了一种方法来评估是否与扩散相关的传播是高斯或非高斯。我们使用VLS-FCS调查两个系统中的异常扩散已被报道。在致密交联琼脂糖凝胶的情况下，测量的MSD证实，小珠的扩散在短的长度尺度下是异常的，在$\approx 1~μ$ m附近交叉到简单扩散，与笼状扩散过程一致。另一方面，对于挤满了边缘纠缠的葡聚糖分子的解决方案，我们发现了一个明显的差异之间的MSD，发现是线性的，和传播在短的长度尺度，发现是非高斯。这些相互矛盾的特征让人想起在几个生物系统中观察到的“反常的，但布朗”扩散，以及最近提出的“扩散扩散率”模型。
2016-03-31 cond-mat.soft physics.bio-ph
Free Energy of Twisted Semiflexible Polymers
我们调查的作用，在单分子测量扭矩链接（$t-lk$）曲线的波动。对于有限持久长度的半柔性聚合物（即轮廓长度$L$与持久长度$L_P$相当的聚合物），恒定扭矩（等扭矩）系综中的扭矩-连接曲线与恒定连接（等连接）系综中的扭矩-连接曲线不同。因此，一个遇到的概念上有趣的问题的“自由能的过渡”在切换合奏，同时进行转矩链路测量。我们预测依赖于半柔性参数$β= L/L_P$的这一额外的贡献的自由能显示为一个地区的扭矩链接平面。这可以通过未来使用单一生物聚合物的扭矩连杆实验进行测试。我们带出的刚性聚合物的扭矩链接曲线的不等价性，并提出明确的解析表达式的{ \it独特}扭矩链接关系在两个合奏和自由能差切换合奏在这种情况下。我们的工作的预测可以测试对扭转约束的生物聚合物的单分子实验。
2008-05-16 cond-mat.soft
Semiflexible Polymers Under Good Solvent Conditions Interacting With Repulsive Walls
利用密度泛函理论和分子动力学模拟研究了半柔性聚合物在排斥性平面壁约束下的溶液，阐明了壁面对聚合物链排列的促进作用和单体-壁面排斥作用引起的耗尽作用之间的竞争.一个粗粒度的珠弹簧模型与债券弯曲的潜力进行了研究，改变的轮廓长度和持久性长度的聚合物，以及在溶液中的单体浓度（良好的溶剂条件下，假设整个，和溶剂分子不包括明确）。研究了近壁处单体密度和压力张量分量的分布，得到了溶液的表面张力。虽然对于柔性聚合物，表面张力随着链长略微降低，但是对于刚性聚合物，其明显地随着链长增加。因此，在固定的密度和固定的链长下，表面张力也随着持续长度的增加而增加。链端总是在壁附近富集，但这种效应对于刚性聚合物比柔性聚合物大得多。此外，还研究了壁面附近的均方回转半径分量和介电序参量的分布，以阐明壁面诱导介电有序发生的条件。
2016-04-11 cond-mat.soft
The bending energy of a semi-flexible polymer chain and the polygons of the polymer chain
我们考虑了半柔性高分子链在正方形和立方晶格上的随机行走模型，分别计算了二维和三维高分子链的构象。假定链的弯曲能是控制链在两个连续弯曲之间的最小平均长度的关键因素，并且将每单位弯曲的链的平均长度定义为聚合物链的持久长度。发现弯曲链所需的最小能量以空间维数、步逸度和持续长度的简单关系式表示。
2019-08-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of Polymer Ejection from a Nano-sphere
针对不同持续长度的聚合物从纳米球限域空间挤出的动力学机制不明的问题，本文建立相关理论，划分限域作用区域，揭示挤出时间与聚合物长度、球直径、持续长度的标度关系及指数范围。
2023-06-11 cond-mat.soft
Shapes of Semiflexible Polymers in Confined Spaces
本文研究了半柔性聚合物在正方形盒子中的构象。蒙特卡罗模拟的结果表明，当聚合物的持久长度变得与盒的尺寸相当时，存在形状转变。引入一个序参量来量化这种行为。一个简单的平均场模型被构造来研究形状转变对聚合物的有效持续长度的影响。
2007-12-11 astro-ph cond-mat.soft physics.bio-ph
End-monomer dynamics in semiflexible polymers
在文献中的实验争议的刺激下，我们研究了半柔性聚合物的末端单体动力学通过布朗流体动力学模拟和动态平均场论。在过去几年中，对双链DNA扩散过程中末端单体动力学的精确实验观察给出了相互矛盾的结果：一项研究表明，在中间时间，均方位移（MSD）r^2（t）~ t^（1/2）出现了意想不到的Rouse样标度，对应于长度尺度大于持续长度但小于螺旋尺寸的波动;另一项研究声称，在相同的时间范围内，更传统的齐姆标度r^2（t）~ t^（2/3）。我们发现了一个新的中间动力学区域，其中末端单体MSD的有效局部指数alpha（t）= d log r^2（t）/ d log t，对于足够长的链，下降到Zimm值2/3以下。与Zimm预测的偏差随着链长的增加而增加，尽管它没有达到1/2的Rouse极限。这种中间状态的定性特征，特别是α（t）随链和持久性长度的变化，可以通过启发式缩放参数来再现。异常低的值的有效指数α的解释流体动力学效应有关的缓慢交叉的长度尺度上的动态小于持久性长度的动态更大的长度尺度。
2009-06-20 cond-mat.soft
Shape enantiomerism in semi-rigid polymer liquid crystals
Laboratoire de Physique des Solides - UMR 8502, CNRS, Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学固体物理实验室）；Institut Charles Sadron, Université de Strasbourg & CNRS（斯特拉斯堡大学夏尔·萨德龙研究所）
针对半刚性聚合物液晶，发展第二维里理论并借助分子动力学模拟，揭示瞬态螺旋构象可导致链刚化及对映体形状，并识别弱与强对映异构区域及其交叉条件。
2026-09-28 cond-mat.soft
Unexpected swelling of stiff DNA in a polydisperse crowded environment
我们研究的构象的DNA样的刚性链，其特征在于轮廓长度（$L$）和持久性长度（$l_p$），在各种拥挤的环境中含有单分散的软球（SS）和spherocylinocyanate（SC）颗粒，SS和SC的混合物，和模仿$E. coli.$细胞质中的蛋白质的组合物的环境。刚性链，其大小适度增加，在SS crowders高达$ϕ\approx 0.1$，是相当紧凑的低体积分数（$ϕ\leq 0.2$）在单分散SC颗粒比在含有SS颗粒的介质。在相同的$ϕ$下，SS和SC拥挤剂的1：1混合物比纯SS或SC拥挤剂诱导更大的链压缩，其效果是高度非加和的。我们还发现了一个违反直觉的结果，即多分散拥挤环境，模仿细胞裂解物的组成，溶胀DNA样聚合物，这与相同环境中柔性聚合物的尺寸减小形成鲜明对比。捕获的刚性链在一个波动的管状环境中所创造的大型拥挤解释了急剧增加的大小和持久性长度的刚性链。在模拟细胞环境的多分散介质中，通过$L/l_p$测定DNA（或相关RNA）的大小。在低的$L/l_p$下，聚合物的尺寸不受影响，而在中等值的$L/l_p$下，聚合物的尺寸急剧膨胀。我们使用这些结果来提供见解最近的实验拥挤效应的RNA，也使可检验的预测。
2015-08-13 cond-mat.soft q-bio.BM
Stochastic curvature of enclosed semiflexible polymers
研究了半柔性聚合物在典型尺寸为$a$的紧致域中的构象状态，在随机曲率满足白噪声涨落定理的假设下，将其作为Frenet方程定义的路径的随机实现.这种方法使我们能够推导出的赫尔曼-乌尔曼方程，在那里我们利用多极分解，使我们能够表明，位置概率密度函数是很好地描述了电报员的方程时，$2a/\ell_{p}>1$，其中$\ell_{p}$是持久性长度。我们还开发了一个Monte Carlo算法用于计算机模拟，以研究在一个紧凑的域中的构象状态。此外，半柔性聚合物封闭在一个正方形域的侧$a$的情况下，作为一个明确的例子制定的理论和算法。在这种情况下，我们表明存在类似于Spakowitz和Wang [Phys. Rev. Lett. { \bf 91}，2（2003）]，其中在这种情况下，临界持续长度是$\ell^{*}_{p}\simeq a/8$，使得均方端到端距离对于值$\ell_{p}>\ell^{*}_{p}$表现出振荡行为，而对于$\ell_{p}<\ell^{*}_{p}$，其表现为单调增加。
2018-12-08 cond-mat.soft
Entropic Unmixing in Nematic Blends of Semiflexible Polymers
当溶致溶液的渗透压变化时，具有相同链长但不同持久长度的半柔性聚合物的二元混合物分离成两个共存的不同的双相。分子动力学模拟和密度泛函理论预测的相图要么有一个三相点，其中的各向同性相共存的两个三相，或一个临界点内的非混合的混合物。组分之间的局部优选键角的差异驱动这种不混合，而单体之间没有任何吸引力的相互作用。
2020-09-14 cond-mat.soft
Universality in conformations and transverse fluctuations of a semi-flexible polymer in a crowded environment
本文研究二维和三维拥挤环境中半柔性溶胀链的构象与横向涨落，扩展普适标度关系并证明主曲线坍缩，发现拥挤粒子对标度关系影响很弱。
2022-12-26 cond-mat.soft
Semiflexible polymer enclosed in a 3D compact domain
使用[Rev. E 100，012503（2019）]中开发的随机曲率方法，在每当$3\ell/\ell_ {p}> 1$时的状态下，研究了封闭在体积$V:=\ell^{3}$中的半柔性聚合物的构象状态作为路径的随机实现，其中$\ell_{p}$是持久长度。半柔性聚合物封闭在立方体和球体的情况下被认为是。在这些情况下，我们探讨了Spakowitz-Wang型聚合物的形状转变，其中临界持续长度在均方端到端距离的水平上区分振荡相和单调相。这种形状的转变提供了一个普遍的签名的一个半柔性聚合物的行为限制在一个紧凑的域的证据。
2021-05-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Chain stiffness intensifies the reptation characteristics of polymer dynamics in the melt
研究了高分子动力学中具有附加刚度的模型链的蠕动概念。在管内扩散的链的主要思想可以从完全柔性的链转移。然而，图片，重新规范化链的局部刚性库恩段到一个灵活的链更少的部分失败。纠缠长度随着持续长度的增加而减小。如果纠缠长度和持续长度达到相同的数量级，则紧管的图像更适合，其中链段只能沿轮廓移动，任何横向运动都大大减少。因此，随着刚度的增加，单体失去了在管内进行随机行走的自由，这是它们动力学的“类Rouse”部分。因此，对于超过五个单体的持久性长度，没有长度尺度可以用劳斯模型来描述。
2001-02-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Adsorption of finite semiflexible polymers and their loop and tail distributions
我们讨论了半柔性聚合物的吸附到一个平面的吸引壁，并集中在问题的吸附阈值的聚合物的{ \it有限}长度和他们的循环和尾部分布使用蒙特卡罗模拟和分析参数。对于吸附阈值，我们发现三个制度：（i）一个灵活的或高斯制度，如果持久性长度小于吸附势的范围，（ii）半柔性制度，如果持久性长度大于潜在的范围，和（iii）对于有限的聚合物，一个新的交叉到一个刚性杆制度，如果偏转长度超过轮廓长度。在柔性和半柔性区域，由于相关长度超过轮廓长度，因此出现有限尺寸修正。然而，在刚性杆体系中，如何通过接枝或限制来限制全局取向或平移自由度是至关重要的。我们讨论了有限的尺寸修正聚合物接枝到吸附表面和聚合物限制的第二个（平行）硬壁。基于这些结果，我们得到了一种方法来分析吸附数据的有限半柔性聚合物，如丝状肌动蛋白。对于循环和尾部分布，我们发现幂律指数衰减的长度尺度超过相关长度。我们推导并确认了柔性和半柔性聚合物的环和尾幂律指数。这使我们能够解释，接近过渡，半柔性聚合物有显着更小的环和柔性和半柔性聚合物解吸通过扩大其尾部长度。尾部分布使我们能够从实验数据中提取肌动蛋白丝单位吸附长度的自由能[D。Welch等人，软物质11，7507（2015）]。
2017-07-18 cond-mat.soft
Plectoneme creation reduces the rotational friction of a polymer
利用标度参数和流体动力学模拟方法研究了半柔性聚合物的扭转动力学，该聚合物的轮廓长度$L$大于其持久长度Lp，一端以固定频率ω 0旋转.我们发现在临界频率ω_* 处存在一个非平衡相变：在线性区域，ω_0 <ω_*，轴向自旋是主要的耗散模式。在非线性状态下，ω_0> ω_*，扭转耗散模式涉及在驱动端附近连续产生原丝素，并且旋转摩擦基本上减小。
2009-10-08 cond-mat.soft
Theory of Handedness Selection in Helices of Chiral Polymers and Biopolymers
Indian Institute of Science, Bengaluru（印度科学学院）
该研究针对手性聚合物与生物聚合物的螺旋结构，建立三态类伊辛转移矩阵理论，分离螺旋-线团协同性与手性持久性，推导特征长度公式，发现局部手性偏差可在有限螺旋域放大。
2026-08-05 cond-mat.soft
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
Droplet transport in a nanochannel coated by hydrophobic semiflexible polymer brushes: the effect of chain stiffness
本文采用非平衡分子动力学模拟方法研究了链刚度对涂有半柔性疏水聚合物的纳米通道内液滴流动的影响。所研究的系统，然后是一个移动的液滴在狭缝通道中，与它的蒸汽共存，并受到周期性的边界条件的流动方向。由末端珠接枝到限制壁的聚合物链由粗粒模型描述，该模型考虑链连接性、排除体积相互作用和局部链刚度。刷的流变学，摩擦和动力学特性的探索在很宽的范围内的持久性长度。我们发现了丰富的行为的聚合物构象和伴随的变化，在广泛的研究聚合物刚度的摩擦性能。对于持久长度小于其轮廓长度的聚合物，随着链的刚性增加，观察到液滴速度的快速降低。我们发现刷的内部动力学和液滴传输特性之间有很强的关系，这可用于通过表面官能化来定制流动特性。刷层的单体，在液滴下，呈现集体的“跑步机带”样动力学，其只能由于接枝链的存在而存在。我们描述了它的变化，在聚合物刚度的变化，二维速度和密度分布的空间延伸。由于液滴的存在下的聚合物刷的变形进行了详细的分析。最后，通过改变液气比来研究液滴-气体相互作用，观察到与在连续液滴之间存在大间隙的液滴的训练相比，彼此靠近流动的液滴的速度增加16%。
2017-10-17 cond-mat.soft
Breakdown of the Kratky-Porod Wormlike Chain Model for Semiflexible Polymers in Two Dimensions
通过对$d=2$维半柔性聚合物的大规模蒙特卡罗模拟，验证了Kratky-Porod模型的适用性。该模型被广泛用作描述刚性聚合物的构象和力-延伸曲线的“标准模型“。结果表明，半柔性聚合物在$d=2$中表现出从硬杆到自回避行走的交叉，中间高斯制度（暗示的Kratky-Porod模型）是完全不存在的。因此，后者也可以描述力与延伸曲线，只有当轮廓长度是只有几倍大于持久长度。生物聚合物在界面上的实验的后果进行了简要讨论。
2011-11-14 cond-mat.soft
Anomalous fluctuations of nematic order in solutions of semiflexible polymers
轮廓长度$L$超过其持久长度$\ell_p$的半柔性聚合物中的有序性通过将聚合物限制在半径$r_{eff}$远大于半径$r_ρ$的圆柱体中来描述，这是从溶液的相应浓度预期的。大规模分子动力学模拟结合密度泛函理论被用来定位各向同性向列（$I-N$）的过渡，并验证这种圆柱形的限制。异常波动，由于链偏转从相邻的链中的α相的建议。将偏转视为半柔性聚合物向列有序相中的集体激发，阐明了现有理论在描述$I-N$转变时存在缺陷的根源。
2016-04-04 cond-mat.soft
Flexibility Controls Active-Filament Transport in Crowded Landscapes
Institute for Theoretical Physics, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学理论物理研究所）
通过布朗动力学模拟，研究活性聚合物在有序和无序障碍物阵列中的输运，发现柔性在中等时优化无序环境中的扩散，而半柔性细丝在密集有序阵列中因定向运动增强迁移率，并识别出三种输运机制。
2026-06-24 cond-mat.soft
Mesoscale simulation of semiflexible chains. I. Endpoint distribution and chain dynamics
用数值模拟的方法研究了半柔性光纤的端点分布和动力学特性。简要介绍了柔性和半柔性聚合物的分析理论。特别是，一个封闭的表达式给出了蠕虫状链的弛豫谱，它决定了聚合物的扩散和流变。其次，建立了具有完全流体动力学相互作用的蠕虫状链的仿真模型，并给出了弯曲和扭转模量的关系式。引入两种方法将扭转刚度纳入模型。通过模拟热浴中的单链，并将链的端点分布与建立的Monte Carlo结果进行比较，验证了该模型的有效性。得出的结论是，扭转刚度导致一个稍短的有效持久长度为一个给定的弯曲刚度。为了进一步验证模拟模型，研究了固定持续长度和改变聚合物长度N的聚合物扩散。扩散常数显示交叉从劳斯爬行行为。由单体置换得到的末端弛豫时间与蠕虫链理论一致。还研究了链交叉的概率。这种可能性很低，不会影响目前的结果。
2013-06-06 cond-mat.soft
Lattice models of directed and semiflexible polymers in anisotropic environment
我们研究了聚合物在平行取向的扩展柱状缺陷存在下的构象性质。考虑了两类大分子：沿外部拉伸场方向择优取向的所谓部分定向聚合物和半柔性聚合物。我们在格子模型的框架内工作：部分定向自回避行走（PDSAW）和有偏自回避行走（BSAW）。我们的PDSAW的数值分析表明，拉伸场和各向异性之间的竞争所造成的扩展缺陷的存在导致系统中存在的三个特征的长度尺度。在每一个固定的浓度的混乱，我们发现了一个过渡点，扩展缺陷的影响是完全平衡的拉伸场。在各向异性环境中的数值模拟揭示了聚合物刚度的增加。特别是，半柔性聚合物的持久长度增加的存在下的障碍。
2015-07-23 cond-mat.soft
Elastic behavior of a semiflexible polymer in 3D subject to compression and stretching forces
我们阐明了蠕虫状链在三维压缩下的弹性行为，并提供精确的解决方案，实验上可访问的力-延伸关系的广义球波函数。与经典的欧拉屈曲不稳定性形成鲜明对比的是，夹持半柔性聚合物的力-延伸关系表现出从几乎拉伸到屈曲构型的平滑过渡。特别是，相关联的敏感性，它测量的聚合物的响应所施加的力的强度，显示在附近的临界欧拉屈曲力的一个突出的峰值。对于增加的持久性长度，力-延伸关系和半柔性聚合物的敏感性接近经典杆的行为，而热波动允许更灵活的聚合物抵抗所施加的力。此外，我们发现，半柔性聚合物局限于2D可以反对所施加的力比在3D更强烈。
2019-11-08 cond-mat.soft
Statistical mechanics of semiflexible ribbon polymers
用解析法和模拟法研究了由两条半柔性链组成的带状聚合物的统计力学。系统被发现有一个交叉过渡，在某些有限的温度下，从一种类型的短程秩序的一个根本不同的排序的短程秩序。在高温区，两点关联函数的对象是相同的蠕虫状链，而在低温区，它们是不同的，由于扭曲结构。交叉发生时，个别股的持久性长度变得与丝带的厚度相当。在低温制度，观察到的带状物具有一种新的“扭结杆”的结构，与相互排斥的扭曲和弯曲的光滑蠕虫状链行为相反。这是由于其各向异性刚度，并对应于{ \it infinitely}强扭转-弯曲耦合。双链聚合物也研究了在受限的几何形状。它示出，当聚合物被限制在一个特定的方向上的尺寸小于裸露的持久性长度的个别股，它开发的锯齿形构象所示的振荡切线-切线关联函数在限制的方向。增加限制板的分离导致到自由行为的交叉，这发生在接近裸持久长度的分离处。预期这些结果与涉及两种或更多种刚性或半柔性聚合物的络合的实验相关。
2000-06-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Quantitative Tube Model for Semiflexible Polymer Solutions
我们开发了一个分析和定量理论的管模型的概念纠缠网络的半柔性聚合物。导出了管径L_perp的绝对值作为聚合物的持续长度l_p和网络的网格尺寸xi的函数。对于首阶，我们发现L_ \perp = 0.32 xi^{6/5} l_p^{-1/5}，这与已知的渐近标度律是一致的.此外，我们的理论提供了校正缩放，占有限的聚合物长度的影响，并占主导地位的网格尺寸聚合物长度比。我们通过广泛的计算机模拟来支持我们的分析研究。这些允许验证我们的理论描述必不可少的假设，并提供了一个很好的协议与分析计算的管径。此外，我们提出了模拟数据的网络中的管宽度的分布函数。
2007-03-03 cond-mat.soft
