Confinement of semiflexible polymers
发展了一个变分的框架来研究半柔性聚合物的平衡态,该聚合物被约束为位于固定表面上。作为一个应用程序的封闭的聚合物环的固定长度$2πR$内的一个较小的半径,$R_0$的球形腔的限制,被认为是。结果表明,存在无穷多个不同的周期性完全附着平衡态,用两个整数表示:$n=2,3,4,...$和$p=1,2,3,...$,分别是极角和方位角的周期数.小环围绕测地线圆振荡:$n=2$,$p=1$是稳定的基态;具有较高$n$的状态表现出不稳定性。如果$R\ge 2R_0$新的状态出现作为振荡的双重覆盖测地线圆;状态$n=3, p=2$取代双重作为基态在一个有限的频带值的$R$。随着$R$的增加,回路状态在极点交叉时的轨道行为和坍缩到测地线圆的多重覆盖时的振荡行为之间交替(分别通过$p$的增加和$n$的增加来表示)。传递到曲面的力并不随回路大小单调增加,而是渐近增加。当$n$发生变化时,其行为不连续。测地曲率对能量的贡献是有界的。在大的环中,能量变得由与环尺寸成比例的状态独立贡献主导;基态和激发态之间的能隙消失。
2012-02-16 cond-mat.soft math-ph math.MP
Confinement dynamics of a semiflexible chain inside nano-spheres
我们研究了半柔性链的构象,限制在纳米尺度的球形腔,在两个不同的过程中的限制。径向收缩和包装作为两个限制程序。前一种方法是通过逐渐减小包围受限链的球壳的直径来执行的。后一个过程是通过将链通过壳体表面上的孔注入到球形壳体内来进行的。链建模与刚体分子动力学模拟和它的参数调整到DNA碱基对弹性。采用方向序参量对受限链进行了分析和比较,并对两种不同尺寸球的受限链构象进行了研究。结果表明,对于我们研究的球体尺寸内的受限链,它们呈现螺旋或网球结构,并且在更紧凑的受限空间中更容易观察到网球结构。我们的结果还表明,动力学过程中的限制和限制率的球腔中的链的结构的影响参数。
2014-09-26 cond-mat.soft
Radial Distribution Function for Semiflexible Polymers Confined in Microchannels
推导了半柔性聚合物在外加电位下端到端距离$\vec{R}$的分布$G(\vec{R})$的解析表达式,以阐明限制对生物分子力学和统计性质的影响.对于抛物型约束的结果是准确的,而对于现实的潜力的自洽的ananadium的开发,使$G(\vec{R})$是明确的,即使是硬壁约束。的理论结果是在很好的定量协议与荧光显微镜数据的肌动蛋白丝限制在矩形形状的微通道。这允许明确地确定持久长度$L_P$和统计特性(例如,Odijk偏转长度$λ$)对沟道宽度$D$的依赖性。结果表明,忽略约束的影响导致一个显着高估的弯曲刚度的细丝。
2006-12-22 cond-mat.soft
The effect of confinement and stiffness on the conformational change of a semiflexible homopolymer chain
我们分析了一个无限长(和有限)的线性半柔性均聚物链之间的两个几何约束(A和B)在良好的溶剂条件下的二维限制的性质。约束是阶梯形的不可穿透的线。用完全有向自回避行走的格点模型列出了受限链行走的信息,用精确计数技术讨论了受限链构象的正则系综,讨论了链的平衡统计.我们得到的概率聚合的限制灵活的链段的一端(聚合物列车)或两端的限制链躺在阶梯形的约束(聚合物桥和弧)。我们还用巨正则系综理论计算了约束对链的约束力和链对几何约束的约束力,并讨论了约束力变化的性质。
2016-07-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Semiflexible Polymer Confined in Closed Spaces
我们分析了一个强限制的半柔性聚合物,即无论是被困在一个封闭的空间或压缩的外力,在无热溶剂中的静态性能。就像一个灵活的聚合物的情况下,我们可以诉诸于半稀释液的类比,但由于链刚性产生的额外的长度尺度的复杂性,在更多样化的行为取决于系统参数。对于每一个政权,缩放形式的过剩自由能的限制。简要讨论了约束几何形状和溶剂质量的影响。
2007-03-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Confinement and Activity-Driven Dynamics of Semiflexible Polymers in Motility Assays
本研究通过粗粒化模型模拟,揭示了半柔性聚合物在运动蛋白驱动及简谐限制下的非平衡动力学,发现了被困-自由两态转变及螺旋构象,为理解活性丝状体在限制下的组织提供了物理框架。
2025-09-07 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Curvature-induced cross-hatched order in two-dimensional semiflexible polymer networks
在生物组织的组织中反复出现的基序是有效地限制在圆柱形表面上的长纤维状蛋白质链的网络。通常,这种弯曲的准2D几何形状中的纤维采用特征顺序:纤维以随半径变化的角度围绕中心轴缠绕,并且在几种情况下,是强烈双峰分布的。在这封信中,我们调查的一般问题的二维交联网络的半柔性纤维局限于一个圆柱形的基板,并证明,在这样的系统中的弯曲和拉伸能量之间的权衡,非常一般,引起交叉线的顺序。我们讨论了它的限制圆柱体的半径的一般依赖性,并提出了一个直观的模型,说明了曲率诱导秩序的基本物理原理。我们的研究结果揭示了组织生物学中一些奇怪的普遍纤维取向分布的潜在起源,并提出了合成聚合物软材料可被指示或编程以表现出预选大分子排序的新方法。
2015-07-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
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
Compression of a confined semiflexible polymer under direct and oscillating fields
本文通过粗粒化模拟研究受限半柔性高分子在直流场与振荡场下的压缩行为,揭示强限制、最佳频率交变场及弯曲刚度对场致塌缩和纽结形成的关键作用。
2022-04-11 cond-mat.soft
The effect of internal and global modes on the radial distribution function of confined semiflexible polymers
在当代纳米器件中利用由纳米尺度和微米尺度限制对热波动生物聚合物的构象自由度施加的约束来专门拉长和操纵单链。因此,对受限聚合物链的统计构象的透彻的理论理解和量化是聚合物物理学中的一个中心问题。本文给出了简谐约束半柔性聚合物在弱弯曲极限下径向分布函数的解析计算。特别强调了全球模式的适当处理,即链在通道内执行全球运动的可能性。我们发现,这些全球模式的效果显着影响链统计的情况下,弱和中间限制。将我们的分析模型与蒙特卡罗模拟的数值数据进行比较,我们发现在很宽的参数范围内具有很好的一致性。
2010-09-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Migration of semiflexible polymers in microcapillary flow
采用细观流体动力学模拟方法研究了圆柱形微通道内半柔性聚合物在Poillille流作用下的非平衡结构和动力学性质。对于长度的一半,其持久性长度的聚合物,大的变化,在取向和构象被发现作为径向距离和流动强度的函数。特别地,聚合物在通道中心附近表现出U形构象。水动力相互作用导致强烈的跨流线迁移。表观迁移受聚合物取向及其扩散率的相应各向异性控制。观察到强烈的翻滚运动,与翻滚时间表现出相同的依赖性Peclet数作为一个聚合物在剪切流。
2010-06-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Wall-anchored semiflexible polymer under large amplitude oscillatory shear flow
半柔性聚合物的一端拴在一个不可穿透的墙壁,并暴露于振荡剪切流的性能进行了研究的细观模拟。一个聚合物,限制在两个维度,描述了一个线性珠弹簧链,和流体相互作用纳入布朗多粒子碰撞动力学方法。在小应变下,聚合物遵循所施加的流场。然而,在高应变,我们发现一个强烈的非线性响应,主要的构象变化。聚合物沿流动方向拉伸,并在流动时表现出U形构象。由于在半空间中的限制,在随时间变化的聚合物性质的频率加倍出现沿垂直于壁的方向。
2021-12-11 cond-mat.soft
Shape spectra of elastic shells with surface-adsorbed semiflexible polymers
本研究通过粗粒化分子动力学模拟,探究表面吸附半柔性聚合物对受压弹性球形壳形态的调控机制,发现聚合物局域化强度、浓度及链长可诱导不同形状变化,为合成壳形状调控及生物非球形结构成因提供参考。
2025-09-04 cond-mat.soft physics.comp-ph
Longitudinal Response of Confined Semiflexible Polymers
已知单个半柔性聚合物对外部施加的力的突然变化的纵向响应由主链张力的传播和松弛控制。在许多实验情况下,例如,在纳米流体装置或聚合物网络或溶液中,这些聚合物被有效地限制在通道或管状几何形状中。通过启发式的标度律和严格的分析理论,我们分析了各种通用的实验装置的限制半柔性聚合物的拉伸动力学。结果表明,与众所周知的线性响应相反,约束对非线性动力学的影响在很大程度上可以描述为有效预应力的影响。我们还研究了初始受限链的自由弛豫,发现了一个令人惊讶的超线性t^(9/8)增长规律的变化,在短时间内的端到端的距离。
2010-09-12 cond-mat.soft q-bio.BM
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
Conformations of entangled semiflexible polymers: entropic trapping and transient non-equilibrium distributions
管模型是聚合物物理学中的一个核心概念,它可以将复杂的多丝缠结聚合物溶液问题简化为单丝描述。研究了半柔性聚合物溶液中约束管和单笼丝构象的概率分布函数。计算机模拟开发,模仿实际动态的限制聚合物在无序系统与拓扑约束的时间尺度上的局部平衡,但远低于大规模的网络重排。我们观察曲率的统计分布,并将我们的结果与最近的实验结果进行比较。出乎意料的是,所观察到的分布显示出明显的差异,从自由聚合物,即使在排除体积的情况下。广泛的模拟允许属性这些功能的熵捕获网络空隙空间。瞬态非平衡分布被证明是一个通用的功能,在中间的时间尺度淬火无序系统。
2009-08-02 cond-mat.soft
Fluctuations of a long, semiflexible polymer in a narrow channel
我们考虑一个不可扩展的,半柔性的聚合物或蠕虫状链,持久长度$P$和轮廓长度$L$,波动在直径$D$的圆柱形通道。在对应于长的紧密限制的聚合物的状态$D\ll P\ll L$中,聚合物占据的通道$<R_\parallel>$的平均长度和与平均值的均方差分别作为$<R_\parallel>=[1-α_\circ(D/P)^{2/3}]L$和$<ΔR_\parallel^{\thinspace 2}\thinspace>=β_\circ(D^2/P)L$变化,其中$α_\circ$和$β_\circ$是无量纲振幅。在早期的工作中,我们确定了$α_\circ$和类似的幅度$α_\Box$的通道具有矩形截面的模拟非常长的链。在本文中,我们估计$β_\circ$和$β_\Box$从模拟。的估计进行了比较,精确的分析结果半柔性聚合物限制在横向上的抛物线势,而不是一个通道,并与最近的实验。对于抛物型约束势,我们也得到了一个简单的解析结果的分布$R_\parallel$或径向分布函数,这是渐近准确的大$L$和实验上看到的歪斜的形状。
2010-08-09 cond-mat.soft
Emergent helicity in free-standing semiflexible, charged polymers
本文提出一种通用机制,通过在半柔性带电异质聚合物中引入屏蔽库仑相互作用,在无扭转势条件下自发产生瞬态螺旋结构,并证明几何约束可延长其寿命。
2023-04-12 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
Extension of a wormlike chain with variable persistence length in cylindrical tube confinement
本文研究了在圆柱管约束下具有不同持续长度的蠕虫链的伸展行为。本文在Odijk有限长链理论的基础上,发展了一个能描述弯曲刚度沿链变化的蠕虫状链的力学行为的理论。为了验证我们的模型,我们还进行了大量的基于广义珠模型(GBR)的布朗动力学模拟,这表明我们的理论与模拟结果是一致的。
2019-11-04 cond-mat.soft physics.bio-ph
Phase diagram for diblock copolymer melts under cylindrical confinement
我们利用实空间自洽平均场论广泛地研究了限制在圆柱形纳米孔中的二嵌段共聚物熔体的相图。我们发现了丰富多样的新的二维平衡结构,在无约束系统中没有类似的。这些包括非六边形协调的圆柱相位和介于薄片和圆柱之间的结构。我们绘制了我们找到的所有结构的稳定区域和相边界。随着孔半径的减小,孔容纳较少的圆柱形域,并且随着圆柱体的消除而发生结构转变。我们的结果与实验一致,但我们也预测尚未观察到的阶段。
2005-08-01 cond-mat.soft
Remarks on Flory theory of a self-avoiding chain under cylindrical confinement
尽管它的局限性,主要是由于它的简单性,弗洛里理论已被扩展到许多其他重要的情况下,例如,具有刚性的线性链和在有限空间中的各种拓扑结构的聚合物。令人惊讶的是,严重的限制的适用性的弗洛里型自由能的圆柱形约束没有得到很好的注意。本文给出了一维系统Flory能的一种简单的“重整化”形式,由此可以一致地得到链的平衡端-端距离、约束自由能和链的有效“Hookian”弹性常数。我们的结果具有实际意义的许多实验研究有关的DNA分子在纳/微通道。
2007-02-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Feshbach resonance scattering under cylindrical harmonic confinement
本文用重整化方法求解了原子波导中双通道零程相互作用原子的碰撞问题。匹配的解决方案的相关的一维问题的解决方案导致一维和三维散射参数之间的关系。受限系统的散射振幅和束缚态与相关的自由和一维系统有所不同。
2004-07-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
CO2 packing polymorphism under confinement in cylindrical nanopores
我们使用分子动力学和回火metadaptics的刚性模型的二氧化碳的相行为的圆柱形纳米限制的影响。为了这个目的,我们研究了一个简化的孔隙模型在一个参数空间,包括孔径,CO2孔壁电位和CO2密度。为了系统地确定有序事件内的孔模型,我们设计了一个普遍适用的方法的基础上分析的分子间取向的分布。我们的模拟表明,虽然限制在纳米孔抑制已知的晶体结构的形成,它诱导了显着的各种有序包装无关的散装同行,并有利于建立在流体相中的短程秩序。我们总结了我们的研究结果,提出了一个定性的相图,这个模型。
2017-09-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Emergent Isotropic-Nematic Transition in 3D Semiflexible Active Polymers
University of Amsterdam(阿姆斯特丹大学);Georg-August University of Göttingen(哥廷根乔治-奥古斯特大学)
本文通过三维活性半柔性聚合物的大规模布朗动力学模拟,揭示切向活性力与柔性共同调控I-N转变的密度、阶次及非平衡态图。
2025-10-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Unexpected relaxation dynamics of a self-avoiding polymer in cylindrical confinement
我们报告了广泛的模拟放松动力学的自避免聚合物限制在一个圆柱形孔内。特别是,我们集中研究如何限制影响的全球弛豫时间的链,t,与链长N和孔径D的标度行为。早期基于de Gennes斑点图像的尺度分析得出t ~ N^2D^(1/3)。我们的数值努力,结合分子动力学和蒙特卡罗模拟,但是,始终产生不同的t-结果N到2000年。我们认为,以前的标度预测是唯一的极限N >> D^(5/3)>> 1,这是目前无法达到的计算机模拟,更有趣的是,也很难达到在实验中渐近有效。因此,我们的研究结果是相关的解释最近的实验与DNA在纳米和微米通道。
2007-08-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
The Raspberry model for protein-like particles: ellipsoids and confinement in cylindrical pores
通过原子模拟研究蛋白质的质量传输需要超出现代计算机系统的计算能力的时间和长度尺度。胶体粒子的树莓模型结合介观流体动力学方法的格子玻尔兹曼有利于粗粒度的模拟,是在微秒和数百纳米的数量级的蛋白质样胶体粒子的扩散运输的研究。乌藨子模型再现线性运动阻力与颗粒大小和正确的增强阻力圆柱形孔内偏心坐标的球形颗粒。由于许多蛋白质的高纵横比,椭圆形的树莓胶体颗粒的构建和复制的几何阻力因子的Perrin和Happel和Brenner在实验室框架和移动的身体框架。准确的身体框架旋转扩散运动期间已被捕获的第一次使用位移的投影。
2016-08-03 cond-mat.soft
Chain conformation of ring polymers under a cylindrical nanochannel confinement
我们采用理论分析和三维朗之万动力学模拟研究了限制在圆柱形纳米通道中的环状聚合物的链构象。我们预测,环聚合物的纵向尺寸的尺度与链长和直径的通道以相同的方式为线性链的缩放分析和Flory型理论的基础上。此外,Flory型理论还给出了相同链长的环状聚合物和直链聚合物的纵向尺寸之比。这些理论预测证实了数值模拟。最后,我们的模拟结果表明,这个比例首先减少,然后饱和链刚度的增加,这解释了在实验中的差异。我们的研究结果具有生物学意义。
2012-12-05 cond-mat.soft physics.bio-ph 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
Free energy of a folded polymer under cylindrical confinement
本文用蒙特卡罗方法模拟了长圆柱管中折叠聚合物的构象自由能。聚合物被建模为硬球链。其构象自由能$F$作为聚合物的端到端距离$λ$的函数进行测量。在柔性线性聚合物的情况下,$F(λ)$是折叠状态下的线性函数,对于直径为$D$的管和长度为$N$的聚合物,其梯度与$f\equiv |dF/dλ| \sim N^0 D^{-1.20\pm 0.01}$成比例。这接近于从简单标度参数获得的预测$f \sim N^0 D^{-1}$。这种差异部分是由于与de-Gennes blob模型相关的有限尺寸效应。对于三臂星形聚合物的单臂的折叠,观察到类似的差异。我们还研究了在经典的Odijk制度的持久性长度$P$的半柔性聚合物的回折。在重叠制度,衍生规模$f \sim N^0 D^{-1.72\pm 0.02} P^{-0.35\pm 0.01}$,这是接近的预测$f \sim N^0 D^{-5/3} P^{-1/3}$从一个缩放参数,处理偏转段之间的相互作用,在第二维里水平。此外,测量的自由能成本形成一个发夹弯是定量一致的最近的理论计算。最后,我们研究了由两个发夹组成的S-环的存在下,有限半柔性链的$F(λ)$的标度。虽然预测的自由能梯度的缩放与单个发夹相同,但我们观察到$f \sim D^{-1.91\pm 0.03} P^{-0.36\pm 0.01}$的缩放。因此,这个测量和预测的缩放之间的定…
2017-11-17 cond-mat.soft
Multiscale entanglement in ring polymers under spherical confinement
利用先进的数值方法研究了半柔性打结聚合物环中几何纠缠和拓扑纠缠的相互作用。通过使用严格的和强大的算法定位结,我们的特点是如何结长度lk取决于环的轮廓长度,Lc和半径的限制球,Rc。在没有和强约束的情况下,我们观察到弱结本地化和完全结离域,分别。我们表明,复杂的相互作用的lk,Lc和Rc无缝桥接这两个限制可以包含一个简单的缩放参数的基础上偏转理论。同样的论点被用来合理化的多尺度特性的纠缠,出现越来越多的限制。
2011-11-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Tangentially Active Polymers in Cylindrical Channels
该研究通过解析与计算方法,探究圆柱形通道内活性长丝的结构与动力学特性,揭示活性打破被动聚合物端到端距离普适关系,并提出解释长时扩散系数的解析模型。
2024-05-03 cond-mat.soft
Static and dynamic contributions to anomalous chain dynamics in polymer blends
通过计算机模拟,我们研究了非纠缠聚合物共混物在一个简单的珠-弹簧模型中的Rouse模的弛豫。两种不同的模型用于快速组件,即全柔性和半柔性链。后者是半柔性的,这意味着静态链内相关性在所有长度尺度上都是强非高斯的。动态不对称性的共混物中的强烈增强,通过降低温度,诱导约束效应的快速组件。对于快分量的两种模型,劳斯模式的动力学表现出非常不同的趋势。对于完全灵活的情况下,松弛时间表现出渐进的偏离劳斯缩放上增加的动态不对称性。这种反常效应有一个动态的起源。它是不相关的特定的静态特征的劳斯模式,这确实是相同的完全灵活的均聚物,并没有修改的动态不对称的共混物。相反,在半柔性的情况下,弛豫时间表现出近似相同的标度行为的模式的振幅。这表明,半柔性链的反常动力学标度的起源本质上是静态的。我们讨论了这些意见的适用性的理论方法在聚合物共混物中的链动力学的影响。
2010-11-10 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
Segregation of polymers under cylindrical confinement: Effects of polymer topology and crowding
本文用Monte Carlo计算机模拟方法研究了两种聚合物在圆柱形约束下的分凝行为。使用多重直方图方法,测量聚合物的构象自由能F作为质量中心分离距离λ的函数。我们研究了自由能函数的缩放与聚合物的长度,长度和直径的限制圆柱体,聚合物的拓扑结构(即线性与环状聚合物),和移动拥挤剂的包装分数和大小。在没有拥挤的情况下,观察到的F(λ)的标度与使用de~Gennes blob模型和近似的简单模型预测的相似,该模型采用管中重叠链的自由能等于每个在半横截面积的管中的两个孤立链的自由能。模拟被用来测试后一种近似,并显示,它产生差的定量预测。这与一般的有限尺寸效应一起,可能导致F(λ)的标度指数的预测值和测量值之间的差异。对于在拥挤剂存在下的偏析,自由能垒通常随着拥挤填充分数的增加而降低,从而降低了驱动偏析的熵力。然而,对于固定的包装分数,障碍增加的拥挤/单体尺寸比降低。
2018-05-23 cond-mat.soft
Exact anisotropic properties of hard spheres in narrow cylindrical confinement
该研究将窄圆柱形约束下的硬球准一维系统映射为非加和硬棒的一维多分散混合物,获得了精确的热力学与结构性质,揭示了高密度下各向异性压力分量的交叉现象及约束系统中的有序性涌现。
2025-07-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Motion of microswimmers in cylindrical microchannels
提出类似squirmer的模型研究圆柱形微通道中微型游泳者的运动,发现推进力随约束增强而增加,但游泳速度始终低于无约束状态,不同游泳模式对死胡同推进力影响显著。
2023-11-08 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Kinetics of segregation of topologically-modified ring polymers in cylindrical confinement
Indian Institute of Science Education and Research(印度科学教育研究所);Yamagata University(山形大学)
研究环形聚合物在圆柱约束中的分离动力学,探讨拓扑修饰对分离速率的影响,通过模拟发现增加环数可加快分离速度。
2026-11-11 cond-mat.soft physics.bio-ph
Dimensional confinement and superdiffusive rotational motion of uniaxial colloids in the presence of cylindrical obstacles
本文研究椭球粒子在圆柱形障碍物间的扩散,发现扁椭球垂直、长椭球平行于圆柱轴排列,圆柱重叠时出现维度受限,且向列相中扁椭球近壁翻转导致转动均方位移呈超扩散行为。
2024-08-30 cond-mat.soft
Cylindrically confined assembly of diblock copolymer under oscillatory shear flow
操纵自组装纳米结构与组合不同的控制措施正在成为一个有前途的路线,为众多的应用程序,以产生模板和支架的纳米结构材料。这里,两种不同的控制措施是圆柱形约束和振荡剪切流。通过细胞动力学模拟(Cell Dynamics Simulation),研究了不同$D/L_0$($D$为圆柱形纳米孔直径,$L_0$为微区间距)和不同剪切作用下,嵌段共聚物在纳米孔中的相行为.在不同的$D/L_0$作用下,体系中随着振幅和频率的变化,发生不同的形貌演化和相变。同时,也形成了一系列新颖的形态。对于每一个$D/L_0$,我们构造了不同形式的相图,并分析了发生相变的原因。我们发现,虽然在不同的$D/L_0$作用下,晶体的形貌不同,但随着振幅和频率的变化,晶体发生相变的原因大致相同,都是场效应和禁闭效应的共同作用所致。这些结果可以指导实验人员使用圆柱约束和振荡剪切流的组合来创建有序的、无缺陷的纳米结构材料的简单方法。
2016-09-15 cond-mat.soft
Effect of Cylindrical Confinement on the Collapse Dynamics of a Polymer
Amity Institute of Applied Sciences, Amity University Uttar Pradesh(阿米蒂应用科学学院,北方邦阿米蒂大学)
研究柱状约束对聚合物坍缩动力学的影响,揭示了两个阶段的弛豫时间与激活能随R和温度的变化规律,并提出实验实现方案。
2026-03-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Topological control of local electroneutrality in confined electrolytes
Instituto de Energías Renovables, Universidad Nacional Autónoma de México (U.N.A.M.)(可再生能源研究所,墨西哥国立自治大学)
该研究基于泊松-玻尔兹曼理论,揭示受限电解质中局部电中性的有限尺寸偏差遵循拓扑层级,发现带电纳米颗粒存在内部受限电荷反转,为评估非泊松-玻尔兹曼框架下的拓扑效应提供基准。
2026-07-30 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
Polymer translocation into cavities: Effects of confinement geometry, crowding and bending rigidity on the free energy
采用蒙特卡罗模拟研究了聚合物在空腔中的迁移。将聚合物建模为长度高达N = 601个单体的硬球链,我们使用多重直方图方法来测量聚合物的构象自由能相对于易位单体的数量的变化。然后使用所得的自由能函数来获得聚合物的移位部分的限制自由能。我们的特点的限制自由能的柔性聚合物在腔体中具有恒定的横截面积A为各种腔体形状(圆柱形,矩形和三角形),以及锥形和锥形的锥形腔。自由能与腔体体积和易位聚合物子链长度的标度一般与简单标度参数的预测一致,标度指数的小偏差可能是由于有限尺寸效应。的限制自由能强烈地依赖于腔形状的各向异性,是一个最小的等距腔形状的长度/宽度比的单位。对于易位成无限长的锥体,缩放的自由能与锥角是一致的理论预测采用斑点模型。我们还研究了聚合物弯曲刚度对圆柱形空腔的移位自由能的影响。对于等距腔,所观察到的标度行为与理论预测部分一致。此外,易位到高度不等轴的圆柱形腔导致一个多阶段的折叠过程的刚性聚合物。最后,我们研究了腔体内拥挤剂的影响。我们发现,禁闭自由能随拥挤密度的增加而增加。在恒定的填充分数,这种效果的幅度减少与增加拥挤/单体尺寸比$\geq$ 1拥挤的大小。
2021-03-24 cond-mat.soft
On the correlation lengths of confined spheres in a cylindrical pore
Universidad de Extremadura(埃斯特雷马杜拉大学)
研究硬球在准一维圆柱孔道中的结构相关性,利用径向分布函数的拉普拉斯空间公式确定相关长度和振荡频率,发现全局RDF不总是反映最长的横向相关。
2026-06-07 cond-mat.soft
Simulating active agents under confinement with Dissipative Particles (hydro)Dynamics
本研究通过耗散粒子动力学模拟,考察了受限条件下活性粒子(球形胶体和聚合物)的流体动力学行为,发现圆柱形受限显著调节扩散和取向自相关,且流体动力学与受限共同影响聚合物的尺寸与扩散。
2025-10-10 cond-mat.soft
Free Energy of a Knotted Polymer Confined to Narrow Cylindrical and Conical Channels
利用蒙特卡罗模拟研究了半柔性聚合物在圆柱形和圆锥形通道中的构象行为。渠道足够狭窄,奥代克政权的条件勉强满足。对于圆柱形的限制,我们检查聚合物的拓扑结构$3_1$,$4_1$,或$5_1$,以及unknotted聚合物,能够形成S-环的一个单一的结。我们测量的自由能$F$与端到端的聚合物延伸长度$X$的变化,并检查不同的聚合物拓扑结构,持久长度$P$和圆柱体直径$D$的自由能函数的效果。类似地,我们描述了沿着通道的结跨度的行为。我们发现,增加结的复杂性增加了典型的结的大小。在低$X$的状态下,其中结/S-环尺寸大,构象行为与聚合物拓扑结构无关。此外,标度性能的自由能和结跨度是一致的预测从一个理论模型构建使用已知的性能相互作用的聚合物在Odijk政权。我们还研究了不同锥角$α$值下,$F$随结在锥形通道中位置的变化。自由能随着结在圆锥变宽的方向上移动而减小,并且自由能还随着$α$的增加和结复杂性的增加而减小。该行为与理论模型的预测一致,其中对$F$变化的主要贡献是当结移动到通道的较宽区域时发夹的大小的变化。
2020-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Time scale of entropic segregation of flexible polymers in confinement: Implications for chromosome segregation in filamentous bacteria
我们报道了在圆柱形约束中两个重叠链的分离的分子动力学模拟。我们发现,链之间的熵排斥可以足够强,导致隔离的时间尺度是短的扩散相比。这一结果表明,熵驱动力足够强,导致快速细菌染色体分离。
2007-09-07 cond-mat.soft
Field-extension statistics of charged semiflexible polymers stretched with uniform electric fields
本文改进平均场模型,通过将带电半柔性聚合物链细分为片段并施加不可伸长性约束,更准确地预测均匀电场下的场-伸长统计及横向涨落,为测序技术提供理论支持。
2024-02-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Scaling regimes for wormlike chains confined to cylindrical surfaces under tension
本文用平均场变分法计算了张力下局限于圆柱面的蠕虫状链的自由能,解析确定了由持久长度、Odijk偏转长度和Pincus长度划分的多种标度区间,并据此估算DNA从核小体解缠绕的力。
2023-11-25 cond-mat.soft
Helical polymer in cylindrical confining geometries
使用的算法模拟平衡配置,我们研究了波动的螺旋聚合物(i)包含在一个圆柱形孔或(ii)缠绕在一个圆柱形杆。我们的工作在政权的轮廓长度和持久长度的螺旋聚合物是远远大于圆柱体的直径。在情况(i)中,我们计算限制的自由能,并将其解释为孔中的蠕虫状链,其有效直径取决于螺旋的参数。在情况(ii)中,我们考虑的可能性,螺旋聚合物的一端逃脱杆和游荡了。在模拟中测量螺旋脱离或与杆相交的平均圈数,作为节距$p_0$的函数。大$p_0$和小$p_0$的行为通过简单的缩放参数进行解释。
2004-07-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Structure of Polymer Brushes in Cylindrical Tubes: A Molecular Dynamics Simulation
采用分子动力学模拟对一端与圆柱孔表面相连的柔性大分子的粗粒珠弹簧模型进行了模拟。链长$N$和接枝密度$σ$在很宽的范围内变化,并研究了三种孔径下从"蘑菇“到"刷子”行为的交叉。的单体密度分布和自由链端的分布进行计算和比较,在平坦的基板上的聚合物刷的相应的模型。发现对于足够大的孔直径存在$N$和$σ$的状态,其中孔中的刷高度超过平坦衬底上的刷高度,而对于足够大的$N$和$σ$(和足够小的孔直径),发生相反的行为,即刷被约束压缩。这些结果被用来讨论相应的理论聚合物刷在凹面基板。
2006-06-26 cond-mat.soft