Elastic moderation of intrinsically applied tension in lipid membranes
脂质膜的张力通常由外部控制，通过拉动膜的边界或改变穿过弯曲膜的渗透压。但是张力的改变也可以以内部方式诱导，例如作为改变膜电势的副产品，或者如实验观察到的，通过膜蛋白的活性。在这里，我们开发了一个理论，证明如何通过弹性拉伸膜时，膜最初是在一个低张力松弛状态，这种内部贡献的张力是缓和的。
2010-10-20 cond-mat.soft
Application of a Free Energy Landscape Approach to Study Tension Dependent Bilayer Tubulation Mediated by Curvature Inducing Proteins
我们采用蒙特卡罗模拟结合Widom插入技术计算过量化学势，研究了蛋白质诱导的脂双层膜在连续框架内的扭曲现象。当膜结合蛋白的密度和曲率场强度超过其各自的阈值时，自发形成管状形态，并且这种转变的特征在于过量化学势的急剧下降。我们发现，平面到管状的过渡可以描述的胶束模型和相应的自由能垒增加的曲率场强度，（即蛋白质-膜相互作用），并与膜张力的增加。
2015-10-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Anisotropic surface tension of buckled fluid membrane
固体薄板和流体薄膜在侧向压力作用下表现出屈曲。在这里，它揭示了流体膜具有各向异性屈曲表面张力相反，固体片。令人惊讶的是，表面张力垂直于屈曲方向表现出更强的依赖性比平行于它。我们的理论预测支持无网格膜模型的数值模拟。该各向异性张力可用于测量膜的弯曲刚度。研究还发现多层屈曲膜之间存在相同步现象。
2011-06-01 cond-mat.soft
Effective tension and fluctuations in active membranes
我们计算的波动频谱的形状的脂质囊泡或细胞暴露于非热源的噪声。特别是，我们考虑到约束的膜面积和体积的流体，它封装时，获得表达式的依赖性的膜张力的噪音。然后，我们研究了三种可能的来源的非热噪声从文献中：一个直接的力，模型的外部介质推动膜。曲率力，其模拟波动的自发曲率，以及来自流体通过膜的主动运输的渗透力。对于直接力和曲率力的情况下，我们比较我们的结果与现有的实验活性膜。
2011-12-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
Membrane tension is a key determinant of bud morphology in clathrin-mediated endocytosis
在网格蛋白介导的内吞作用（CME）中，网格蛋白和各种衔接蛋白包被一片质膜，这片质膜被重塑以形成出芽囊泡。实验研究表明，膜张力升高可以抑制芽形成的网格蛋白外套。在这项研究中，我们研究了膜张力的影响，通过模拟网格蛋白外套，无论是增长面积或逐步诱导更大的曲率的膜出芽的力学。在低膜张力下，逐渐增加曲率生成涂层的面积导致膜从平坦形态平滑地演变为出芽形态，而膜在高膜张力下保持基本平坦。有趣的是，在生理学相关的中间膜张力下，膜的形状演变经历突变不稳定性，其中增加的被毛面积导致膜从开放的U形芽“突变”为闭合的$Ω$形芽。这种不稳定性伴随着一个大的能量屏障，如果额外的涂层的结合能不足以克服这个障碍，这可能会导致一个发展中的内吞坑停止。对于恒定面积的涂层，发现了类似的结果，其中自发曲率逐渐增加。此外，芽上的拉力，模拟肌动蛋白聚合的力，足以驱动从开放到闭合的芽的转变，克服与这种转变相反的能量屏障。
2016-04-28 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Actin filaments growing against an elastic membrane: Effect of membrane tension
我们研究了一组平行的肌动蛋白丝对弹性膜生长的力产生。弹性膜试图保持平坦，并且由热波动或由于长丝施加的膨胀聚合力引起的从该平坦状态的任何变形都消耗能量。我们研究了两个格子模型来描述膜动力学。在一种情况下，假设能量成本与高度梯度的绝对大小成比例（梯度模型），而在另一种情况下，能量成本与高度梯度的平方成比例（高斯模型）。对于梯度模型，我们发现膜速度是弹性常数$μ$的非单调函数，并在$μ=μ^\ast$处达到峰值。对于$μ< μ^\ast$，系统不能达到稳定状态，并且膜能量随时间持续增加。对于高斯模型，该系统总是达到一个稳定的状态和膜速度单调递减的弹性常数$ν$的所有非零值的$ν$。多个细丝在膜的不同区域处产生突起，并且膜的弹性在高斯模型中引起两个突起之间的有效吸引，这导致突起合并并且在系统中存在单个宽突起。在这两种模型中，膜动力学和纤维动力学之间的相对时间尺度在决定弹性-速度曲线的形状是凹的还是凸的方面起着重要的作用。我们的数值模拟与我们的分析计算相当吻合。
2018-03-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Nonvanishing string tension of elastic membrane models
利用巨正则蒙特卡罗模拟，在两个顶点间距为L的球面上，我们发现当L足够大时，二级相变转变为一级相变.结果表明，在光滑阶段，弦张力σ \not = 0，而在褶皱阶段，弦张力σ \to = 0.
2004-11-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Power-law decay of force on cell membrane tethers reflects long-ranged relaxation of membrane tension
本文通过基于张力扩散的理论预测并实验验证了膜系绳力随时间以1/3幂律衰减，揭示膜张力通过长程脂质流动弛豫，为膜张力全局作用机制提供了定量证据。
2025-02-08 cond-mat.soft
Interplay between surface and bending energy helps membrane protrusion formation
我们考虑一个一维的弹性膜，这是由不断增长的细丝推动。长丝倾向于通过在膜中产生局部突起而生长，并且该过程具有表面能和弯曲能量成本。虽然预期随着表面张力和弯曲刚度的增加，产生突起应该变得更加困难，但是我们发现，对于固定的弯曲刚度，随着表面张力的增加，突起更容易形成。这种效应也引起膜速度对表面张力的非平凡依赖性，其特征在于一个谷和一个峰。我们解释了这种不寻常的现象，通过详细研究的表面和弯曲能的相互作用，并表明这种相互作用是负责一个定性的形状变化的膜，这引起了上述效果。
2019-08-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Budded membrane microdomains as regulators for cellular tension
我们提出了一种机制，在活细胞膜的机械调节，基于细胞膜和膜水库之间的膜面积的交换。储库由内陷的膜微区组成，随着膜应变的增加，这些微区容易变平，从而有效地控制膜张力。我们发现，域形状的过渡是一阶的，允许平面和内陷域之间的共存。在共存期间，膜张力由畴弹性和形状转变的动力学控制。我们表明，活细胞的质膜的张力是固有的瞬态和动态的，和有价值的见解的细胞膜的组织可以通过研究机械扰动后的细胞膜张力的变化。
2005-09-19 cond-mat.soft q-bio.SC
The central role of line tension in the fusion of biological membranes
本文综述了生物膜融合的最新进展，强调了线张力在融合过程中的重要作用。
2005-04-21 cond-mat.soft
Pore formation in fluctuating membranes
我们研究成核的一个单一的孔在一个波动的脂质膜，特别是考虑到膜的波动，以及孔的形状波动。对于足够大的孔，成核自由能很好地描述了在有效膜表面张力和孔线张力的变化。使用我们的框架，我们推导出各种孔隙形成制度的稳定性标准。除了著名的大张力制度从经典的成核理论的孔隙，我们还发现了一个低张力制度中的有效线和表面张力可以改变他们的裸值的符号。后一种情况发生在足够高的温度下，其中有限尺寸的稳定孔的打开在熵上是有利的。
2004-06-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elastic Properties and Line Tension of Self-Assembled Bilayer Membranes
采用自洽场论方法，以两亲性柔性链溶解在亲水性高分子溶剂中的模型体系为研究对象，研究了自组装双层膜的弹性性质.检查自由能的双层膜具有不同的几何形状，使我们能够计算它们的弯曲模量，高斯模量，两个四阶膜模量，和线张力。系统地研究了这些参数对两亲性链的微观特征的依赖性，其特征在于亲水组分的体积分数。从一个简单的单层模型，它近似由两个单层的双层膜的结果与理论预测进行了比较。最后，通过检验高阶贡献，分析了线弹性理论的有效区域。
2013-07-17 cond-mat.soft physics.bio-ph
Mobility Measurements Probe Conformational Changes in Membrane Proteins due to Tension
膜包埋蛋白质如离子通道的功能关键取决于它们的构象。我们演示了如何在不对称膜蛋白的构象变化可以推断出他们的扩散测量。这种蛋白质引起膜的局部变形，这引起对蛋白质的额外流体动力学阻力。使用膜张力来控制变形的大小，从而控制阻力，扩散率的测量可以用来推断-通过蛋白质的弹性模型-构象如何被张力改变。受最近实验结果的启发[Quemeneur等人，Proc. Natl. Acad. Sci. USA，111 5083（2014）]，我们关注KvAP，一种电压门控钾通道。KvAP的构象被发现改变相当大，由于张力，与它的“墙”，在那里的蛋白质满足膜，经历显着的角应变。室温下的扭转刚度确定为26.8 kT。这对这些蛋白质在张力承载膜环境中的结构和功能都有影响。
2015-11-18 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Are stress-free membranes really 'tensionless'?
近年来，有人认为，驱动流体膜波动的张力参数不同于所施加的侧向应力，即“框架张力”。特别地，无应力膜被预测为具有残余波动张力。在本文中，这一论点被重新考虑，并显示出内在的不一致-在这个意义上，线性化的理论，蒙赫模型，是用来预测非线性效应。此外，一维刚性膜的数值模拟清楚地表明，第一，膜的内部“固有”应力确实不同于框架张力，但第二，波动仍然是由框架张力驱动的。在此假设下，Monge模型的预测与跨越几个数量级的刚度和张力值的模拟数据非常吻合。
2012-04-10 cond-mat.soft
Surface tension of membranes depending on the boundary shape
本文研究了边界效应对弹性膜表面模型表面（或框架）张力的影响。框架张力通常仅取决于曲面跨越的边界的投影面积。然而，从自旋模型的类比，预计框架张力也依赖于连续转变点处的边界形状。我们确认这一预期使用以下固定的连接和拴系表面模型：表面模型的Helfrich和Polyakov和表面模型与赤字角项。我们还讨论了为什么这种期望是值得研究的原因。
2019-05-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Line tension of branching junctions of bilayer membranes
双层膜的分支出现在倒置的六方相中以及在层状相的亚稳态中，例如膜融合中间体。提出了一种用于分子模拟的估算分支结线张力的方法。线张力是从等角分支膜的压力张量计算的。模拟结果与Hamm和Kozlov倾斜模型的理论预测吻合得很好。使用倾斜模型的层状和倒置六方相之间的过渡也进行了研究。
2011-10-12 cond-mat.soft
Fluctuation spectrum of fluid membranes coupled to an elastic meshwork: jump of the effective surface tension at the mesh size
我们确定了一类复合膜：流体双层耦合到一个弹性网络，这是这样的网络的能量是一个功能$F_\mathrm{el}[A_ξ]$ \textit{not}的真实微观膜面积$A$，但一个\textit{smoothed}膜的面积$A_ξ$，这对应于该地区的膜粗粒度的网格大小$ξ$。我们发现，网状修改的膜张力$σ$低于和高于规模$ξ$，诱导张力跳跃$Δσ=dF_\mathrm{el}/dA_ξ$。我们的模型的预测帐户的波动谱的红细胞膜耦合到他们的细胞骨架。我们的结果表明，细胞骨架可能是在拉伸应力，这将提供一种手段来调节可用的膜面积。我们还预测了一个可观察到的张力跳跃膜装饰聚合物“刷”。
2003-06-30 cond-mat.soft
Fluctuation-induced forces between inclusions in a fluid membrane under tension
我们讨论的波动诱导力，一个有限温度模拟的Casimir力，两个包埋在张力下的流体膜之间。我们提出了一种方法来计算这种Casimir相互作用在最一般的情况下，膜的波动是由表面张力，弯曲模量，和高斯刚度的联合行动。我们发现，表面张力强烈修改的Casimir相互作用的分离依赖的幂律。这导致在超过特征长度的分离处对卡西米尔力的强烈抑制，这可能影响细胞膜中的蛋白质聚集动力学。
2011-09-23 cond-mat.soft
Surface tension in bilayer membranes with fixed projected area
我们研究了具有固定投影面积的双层膜对拉伸和形状变形的弹性响应。表面张力与这些变形中的每一个相关联。通过使用模型两亲膜和计算机模拟，我们能够观察到两种类型的变形，因此，这两个表面张力，与每种类型的变形，测量相同的系统。发现这些表面张力在相同的双层膜中呈现不同的值：特别是对于投影面积的不同值，它们消失。我们介绍了一个简单的理论，这两个量，并成功地将其应用到计算机模拟获得的数据。
2006-04-05 cond-mat.soft
Formation of adhesion domains in stressed and confined membranes
连接脂双层与下层表面的粘附键可能经历由它们之间的短程吸引势和平均力的长程波动诱导势之间的相互作用引起的缩合转变。在这里，我们使用计算机模拟的粗粒度的支持脂质双层的分子模型来研究这种转变，在封闭的膜，并在膜进行非零的表面张力。我们的研究结果表明，限制可能会改变显着的凝聚过渡的粘附键，而表面张力的应用程序有一个非常小的影响it.We还调查域的形成在膜负张力下，在自由膜，导致膜热波动的幅度增强。我们的研究结果表明，在支撑膜，这种负表面张力的波动谱的影响在很大程度上消除了由混合熵的粘合键的压力。
2015-03-23 cond-mat.soft physics.bio-ph
Attractive asymmetric inclusions in elastic membranes under tension: cluster phases and membrane invaginations
上下不对称的夹杂物使弹性膜产生局部的自发曲率。当它们中的几个被插入同一个膜时，它们感受到由膜介导的有效力，既有弹性又有熵的性质。继Dommersnes和Fournier在消失的紧张局势的情况下[Eur。Phys.J.B12，9（1999）]，并且还使用伪分析胶束化理论，我们导出了当它们也受到附加的短程吸引相互作用时不对称包体组装体的统计力学。我们的主要结论是，一般来说，当膜处于张力下时，这些夹杂物在平衡状态下以小簇的形式存在，导致局部膜内陷。我们还提出了一种新的曲率诱导的分层机制：当夹杂物施加相反符号的局部曲率共存时，它们往往在现实条件下在不同的集群分层。这项工作具有潜在的影响，在生物脂质双层中嵌入的蛋白质的热力学的背景下。
2013-07-30 cond-mat.soft
Rupture of a Biomembrane under Dynamic Surface Tension
在微吸管的稳定梯度作用下，液膜囊泡在破裂前能维持多久？或者反过来说，表面张力应该有多高才能使膜破裂？为了回答这些具有挑战性的问题，我们已经开发了一个理论框架，允许描述和再现动态张力光谱（DNT）的观察。膜破裂的动力学斜坡下的表面张力被描述为一个组合的初始孔形成，然后由布朗过程的孔半径跨越时间依赖性的能量障碍。我们提出的形式主义，并推导出（正式）的解析表达式的生存概率描述的命运下的膜的条件。利用数值模拟的膜制备在初始状态下与一个给定的分布的时间孔成核，我们已经研究了膜的寿命（或破裂率的倒数）和膜表面张力分布在破裂作为膜特性的函数，如孔成核率，能量障碍失败和张力加载速率。结果发现，模拟再现的主要特征的实验数据，特别是，膜破裂动力学的孔成核和孔径扩散控制的限制。这种方法也可以应用于膜中的渗透和孔开放过程（电穿孔、抗微生物肽破坏膜、囊泡融合）。
2011-12-19 cond-mat.soft
Fluctuations in lipid bilayers: Are they understood?
我们回顾了最近的起伏脂质双层的计算机模拟研究。这种波动膜的理论解释是最常见的广义Helfrich型弹性模型的基础上，与本地的“突起”和/或密度波动的额外贡献。这样的模型提供了一个很好的基础，在定量水平上描述流体相的无张力双层的波动。然而，发现这种描述对于凝胶相中的膜和经受高张力的膜是失败的。倾斜的凝胶膜的波动显示出调制的波纹结构，这是在流体和倾斜的凝胶状态之间的预过渡制度中观察到的附近的阶段的签名。这使得对介观长度尺度的定量分析变得复杂。在张力下的流体膜的情况下，大波长的波动模式被发现是显着软比理论预测。在后一种情况下，我们还解决了框架张力和波动张力之间的关系的一般问题，这在最近几年已经讨论了一些有争议的。对具有固定面积的非常简单的模型膜的模拟表明，波动应该由框架张力而不是由内部张力控制。
2013-08-31 cond-mat.soft physics.bio-ph
Comment on "Elastic Membrane Deformations Govern Interleaflet Coupling of Lipid-Ordered Domains"
代替摘要，第一段内容为：Galimzyanov等人[1]发现，通过不对称的“滑动区域”（长度$L\!\sim\!5\,\textrm{nm}$），稠液体有序（$L_{o}$）和稀液体无序（$L_{d}$）配准的脂质双层相之间的线张力最小化（图1）。他们声称，线张力单独解释域注册，没有“直接”（区域依赖）小叶间相互作用[2，3]。我们发现这是没有根据的，没有直接的相互作用，他们的结果将预测\textit{antiregistration}，依赖于组成。为了从线能量找到平衡，线\textit{tensions}必须与给定组成下给定状态的界面长度相结合。这在[1]中没有实现。
2016-04-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Membrane protein clustering from tension and multibody interactions
本研究借助膜蛋白点曲率模型，揭示膜张力与多体相互作用共同调控相反曲率蛋白的集体吸引与相分离聚类，同时张力会增强同曲率蛋白的多体排斥并导致簇解体，相关现象具生物学意义且可实验验证。
2024-07-11 cond-mat.soft
Monte Carlo study of the frame, fluctuation and internal tensions of fluctuating membranes with fixed area
对于脂膜，可以定义三种类型的表面张力：内部张力，$σ$，与哈密顿量中的实际膜面积共轭;机械框架张力，$τ$，与投影面积共轭;以及“波动张力”，$r$，从膜高度的波动光谱获得。我们调查这些表面张力的Monge规范格蒙特卡罗模拟的方法，涉及精确的，非线性的，Helfrich哈密顿量和测量修正的过剩熵的Monge规范。我们对$σ$和$τ$之间关系的结果与[J. -J. B. Fournier和C. Barbetta，Phys. Rev. Lett，2008，100，078103]中描述的方法。这提供了在张力由$σ$控制的标准高斯模型中的~ $τ$的有价值的知识。然而，与上述论文中的猜想相反，我们发现，在超过50年的紧张局势中，$r$与$τ$没有显着差异。我们的研究结果似乎是有效的热力学限制，并强大的改变合奏中的膜面积控制。
2015-12-13 cond-mat.soft
Tension moderation and fluctuation spectrum in simulated lipid membranes under an applied electric potential
我们研究了拉伸条件下施加电势对粗粒POPC双层膜力学性质的影响。我们模拟的规模和持续时间允许对波动进行详细和准确的研究。详细研究了涨落谱、张力、抗弯刚度和双层膜厚度对膜结构的影响。特别地，最小二乘拟合技术被用于计算起伏谱。模拟证实了最近提出的理论，即膜上施加的电势的效果将由膜的弹性特性来调节。与理论一致，我们发现初始张力越大，电势的影响越大。电势的应用增加了光谱的长波长部分的振幅，并且从短波长波动推导出弯曲刚度。施加的电势对弯曲刚度的影响在误差条内不存在。然而，当膜被拉伸时，存在由于膜的厚度减小而使弯曲刚度降低的点。所有这些影响应该证明是重要的机械敏感通道和生物膜力学一般。
2013-11-08 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Model-free thermodynamics of fluid vesicles
出于对流体膜中表面张力变量的性质和相互关系的长期争论，我们将膜囊泡的热力学重新表述为包含三维体积的通用二维有限系统。该配方示出需要两个张力变量，共轭的每分子的面积和体积面积比的密集约束。我们得到这两个变量之间的关系，在各种情况下，以及它们的对应关系的张力变量的膜的其他定义。几个有关膜张力的争议，从而解决了模型的热力学水平。热力学公式也可用于处理对膜的详细统计力学和相互作用不敏感的囊泡的大规模性质。
2012-02-02 cond-mat.soft physics.bio-ph
Membrane tension lowering induced by protein activity
我们提出了使用视频显微镜测量含有细菌视紫红质（BR）泵的巨大囊泡的波动光谱。当泵被激活，我们观察到一个显着增加的波动在低波矢量区域，我们解释为由于膜的有效张力的降低。
2009-02-18 cond-mat.other cond-mat.soft
Line tensions, correlation lengths, and critical exponents in lipid membranes near critical points
含有多种高链熔融温度脂质、低链熔融温度脂质和胆固醇的三元混合物的膜在溶解性转变时经历侧向相分离成共存液相。当膜由临界组成的三元脂质混合物制备时，它们在转变温度下通过溶解性临界点。由于临界温度通常是在室温的顺序，膜提供了一个不寻常的机会，其中进行定量研究的生物物理系统，表现出临界现象的二维伊辛普适类。当从高温或低温接近临界点时，由相关长度设定的脂质组成波动的尺度会发散。此外，当从低温接近临界点时，共存相之间的线张力减小到零。在这里，我们定量评估的温度依赖性的液体域之间的线张力和波动的相关长度在脂膜，以提取一个临界指数，nu。我们得到nu=1.2 ± 0.2，与伊辛模型预测nu=1一致。我们还评估了膜的荧光图像中像素强度的概率分布。从这些分布的温度依赖性以上的临界温度，我们提取一个独立的临界指数β =0.124加或减0.03，这是符合伊辛预测的β =1/8。
2008-02-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Membrane tension feedback on shape and motility of eukaryotic cells
在相场模型的框架下，一个单细胞爬行在基板上，我们研究如何影响细胞膜的形状和运动的细胞的属性。由于细胞膜在多个层次上影响细胞动力学，并提供了一个非平凡的反馈，我们考虑了以下基本相互作用：（i）膜张力降低肌动蛋白聚合速率;（ii）细胞二维横截面面积守恒与周长守恒（即膜不可延展性）;和（iii）膜的弯曲能对细胞的形状和完整性的贡献。在实验中，我们研究两个相关的观测值-细胞的速度和纵横比。我们发现最重要的影响是膜张力对肌动蛋白聚合的反馈。弯曲刚度只有很小的影响，主要是在动态重塑事件中可见的，如细胞与障碍物的碰撞。
2015-09-02 cond-mat.soft q-bio.CB
Reduction in Tension and Stiffening of Lipid Membranes in an Electric Field Revealed by X-ray Scattering
利用掠入射同步辐射X射线散射技术，在微观水平上研究了交流电场对支撑脂质双层膜弹性的影响。当膜的局部电势<1 V时，观察到膜张力大幅下降至1 mN/m，有效刚度急剧增加至300 kBT。利用详细的电动力学模型和非线性Poisson-Boltzmann理论对实验结果进行了分析。基于建模的电磁应力，它提供了一个准确的描述双层分离与压力曲线，我们表明，张力的降低结果从放大膜表面上的电荷波动，而弯曲刚度的增加结果从电荷之间的直接相互作用的双电层。这些作用最终导致双层的不稳定和囊泡的形成。在具有较低张力的细胞膜中，在数十纳米的长度尺度上预计会有类似的效果，并且可以解释许多电驱动过程。
2016-05-10 cond-mat.soft
Osmotic forces modify lipid membrane fluctuations
McKetta Department of Chemical Engineering, University of Texas（德克萨斯大学麦凯塔化学工程系）
研究发现渗透力影响脂质膜波动，经典松弛模式的有效性受限于波数范围，高张力下该模式消失。
2026-02-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Membrane fluctuations around inclusions
通过考虑刚性夹杂物存在时热涨落谱的变化，确定了蛋白质插入膜的自由能。无论是数值计算还是通过一个简单的分析近似，我们发现波动的主要影响是减少有效的表面张力，阻碍在低表面张力的插入。我们的研究结果，这也应该是相关的膜孔，建议（与经典的成核理论相反），有限的表面张力是必要的，以促进孔的开放。
2004-01-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.SC
Title Stabilization of Membrane Pores by Packing
我们提出了一个无表面张力的膜孔稳定模型。而一个孤立的孔总是不稳定的（因为它要么收缩倾向于重新密封或增长没有约束，直到膜解体），它表明，排除在一个系统中的许多孔的体积相互作用可以稳定在一定范围内的模型参数的一个给定的大小的个别孔。对于这样的多孔膜系统，孔径分布和相关的孔寿命计算内的平均场近似。我们预测，在一定温度以上，当有效线张力变为负值时，膜呈现动态筛状多孔结构。
2006-04-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuation tension and shape transition of vesicles: renormalisation calculations and Monte Carlo simulations
长期以来，人们已经知道，由高度波动谱计算的膜的波动表面张力$r$不等于Helfrich理论中引入的裸表面张力$σ$。在这项工作中，我们将这两个表面张力分析和数值，并将它们与拉普拉斯张力$γ$和机械框架张力$τ$进行比较。使用一个循环的重整化计算，我们得到，除了有效的弯曲模量$κ_{\rm eff}$，一个新的表达式为有效的表面张力$σ_{\rm eff}=σ- εk_{\rm B}T/(2a_p)$其中$a_p$的投影截止面积，和$ε=3$或1根据允许的配置。此外，我们表明，起皱过渡的无限平面膜发生$σ_{\rm eff}=0$，也是一致的拉普拉斯和帧张力消失。使用广泛的蒙特卡罗（MC）模拟，三角形膜的囊泡制成的$N=100-2500$顶点进行了模拟。不应用局部约束。它示出的数值$r$是等于$σ_{\rm eff}$与径向MC移动（$ε=3$）和修正MC移动局部垂直于波动膜（$ε=1$）。对于典型大小的$R$的有限囊泡，定义了两种不同的机制：$\hat σ_{\rm eff}=σ_{\rm eff}R^2/κ_{\rm eff}>0$的张力机制和$-1<\hat σ_{\rm eff}<0$的弯曲机制。在$\hat σ_{\rm eff}\simeq 0$数值上观察到从由大表面能施加的准球形形状到仅由弯曲能控制的更多变形形状的形状过渡。我们建议，屈曲过渡，观察到的平面支撑膜在文献中…
2017-09-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Getting in shape and swimming: the role of cortical forces and membrane heterogeneity in eukaryotic cells
最近的研究表明，运动细胞可以使其推进模式适应它们所处环境的机械特性-在某些环境中爬行，而在其他环境中游泳。后者可能涉及通过起泡或其他周期性形状变化的运动，这些模式的高度简化和更真实的模型先前已经研究过。在这里，我们研究的游泳，是由膜张力梯度，产生流动的肌动蛋白皮质下的膜，并不涉及强加的周期性形状变化。这样的梯度可以导致一些不同的特征细胞的形状，我们的第一个目标是了解不同分布的膜张力如何影响细胞的形状在一个无粘静止流体。然后，我们分析了其他膜特性的空间变化的影响，以及它们如何与张力梯度相互作用以确定形状。我们还研究了流体-细胞相互作用的影响，并显示张力如何导致细胞运动，张力梯度和可变弯曲模量之间的平衡如何确定运动的形状和方向，以及运动的效率如何取决于流体的性质和膜中张力和弯曲模量的分布。
2018-05-23 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Mechanical properties and microdomain separation of fluid membranes with anchored polymers
采用无网格膜模型结合锚定线性聚合物链，研究了锚定聚合物对生物膜的熵效应。研究了锚定理想高分子链和排斥体积高分子链的弯曲刚度和自发曲率。我们的结果与以前的理论预测是一致的。结果发现，聚合物降低膜边缘的线张力，以及膜域之间的界面线张力，导致微域形成。与在典型的二元流体中观察到的两相混合不同，密集锚定的聚合物使小区域稳定。提出了锚定理想链降低边缘线张力的平均场论，较好地再现了模拟结果。
2013-10-03 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Spicules and the effect of rigid rods on enclosing membrane tubes
由于例如微管、肌动蛋白丝或镰状血红蛋白纤维朝向膜的生长，在非线性变形状态下，膜管（针状体）出现在细胞或人工膜中。我们计算的轴向力所施加的圆柱形膜管，其平均半径，考虑到波动膜和封闭杆之间的空间相互作用。当分离接近零时，限制封闭杆表面附近的波动膜所需的力发散。这导致轴向力在平方根和随着张力增加和管半径收缩对膜张力的线性依赖性之间的平滑交叉。这种交叉可以发生在最生理相关的膜张力。我们的工作可能是重要的（一）解释实验中，轴向力是相关的管半径或膜张力（ii）在狭窄的管道中，这些波动的影响控制管半径的生物聚合物生长的动力学理论。
2005-07-27 cond-mat.soft q-bio.SC
Membrane structure formation induced by two types of banana-shaped proteins
香蕉形棒状蛋白质在膜上的组装，以及相关的膜形状转换，研究了分析理论和粗粒度模拟。膜介导的两个香蕉形夹杂物之间的相互作用理论上推导出使用固定的各向异性曲率的基础上，无论是零表面张力和有限的表面张力的点状形式主义。在更大的尺度上，这样的棒状夹杂物组件之间的相互作用的分析确定。无网格膜模拟中存在大量的夹杂物的两种类型，对应于弯曲杆的曲率相反，无论是平膜和囊泡。相同类型的杆聚集成垂直于杆轴的线性组件，导致膜管。然而，另一类型的杆，即具有相反曲率的杆，被吸引到这些组件的横向侧，并且稳定直的隆起结构，防止隆起。当两种类型的杆具有几乎相反的曲率时，凸块彼此吸引，形成条纹结构。正的表面张力被发现稳定条纹的形成。模拟结果与理论预测吻合得很好，提供了模型的点状曲率按比例缩小，以考虑模拟杆的有效柔性。
2017-05-12 cond-mat.soft physics.bio-ph
Forces and fluctuations in planar, spherical and tubular membranes
脂质膜构成非常特殊的材料：一方面，它们在显微镜拉伸下非常容易破裂;另一方面，它们非常柔韧，即使在小尺度下也会变形。因此，一片膜具有相对于其光学可分辨面积（也称为投影面积）过量的面积。从力学的角度来看，我们可以确定三种与脂膜相关的张力：机械有效张力$τ$，与投影面积的增加和波动的平坦化相关;张力$σ$，与膜的显微镜面积相关，因此不可测量，但通常用于理论预测;而其宏观对应物通过波动谱$r$测量。到目前为止，在分析实验数据时，这些量之间的相等是理所当然的。在本论文中，我们利用投影应力张量研究了是否以及在什么条件下假定$τ= σ$是合理的。我们研究了三种几何形状（平面，球形和圆柱形），并获得了关系$τ\approx σ- σ_0$，其中$σ_0$是一个常数，仅取决于膜的高频截止和温度。因此，我们的结论是，忽略$τ$和$σ$之间的差异是合理的，只有在大张力下的膜：在小张力的情况下，必须考虑到校正。我们已经研究了这一结果的解释涉及膜纳米管的实验的影响。关于$r$，我们质疑了以前关于它与$τ$平等的示威。最后，首次定量了平面膜和膜纳米管的力波动。
2010-11-07 cond-mat.soft
Mechanical Properties Of Fluctuating Elastic Membranes Under Uni-Axial Tension
原子级薄片，如石墨烯，广泛用于纳米技术。最近，它们也被用于包括kirigami和自折叠折纸在内的应用中，在这些应用中，了解它们如何响应外部负载变得非常重要。基于此，我们采用自洽屏蔽分析方法和分子动力学模拟研究了各向同性薄板对单轴拉伸的响应。以前，它表明，对于自由悬挂的片材热波动有效地重新归一化弹性常数，这成为规模依赖于超过一个特征的热长度尺度（几纳米的石墨烯在室温下），超过该弯曲刚度增加，而在平面弹性常数减少与普适幂律指数。对于单向拉伸的薄板$σ_{11}$，我们发现，在应力依赖的长度尺度之外，有效的面内弹性常数变得各向异性很强，并且沿单轴应力轴和正交于单轴应力轴的方向上的尺度不同，而弯曲刚度在应力依赖的长度尺度之外不会表现出任何反常行为.此外，对于中等张力，我们发现一个普遍的非线性应力应变关系。对于大的单轴张力，裸弹性材料的杨氏模量恢复。
2022-09-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Wrinkling of a bilayer membrane
弹性体的屈曲是固体力学中的一种常见现象。膜的起皱通常可以解释为在禁止大幅度变形的约束下的屈曲。我们提出了一个分析计算，实验和模拟相结合，以了解双层膜中产生的条纹图案。模型膜由一个柔性球壳组成，该球壳处于张力下，并被一个刚性的、基本上不可压缩的、弯曲模量为B的条带所包围。当张力充分减小到σ值时，带材形成具有均匀波长的褶皱，理论上和实验上发现波长为λ= 2π（B/σ）^{1/3}。这种模式的缺陷出现在张力的快速变化中。实验与模拟结果的比较进一步表明，随着张力的减小，只有当B足够小时，才出现具有更长波长的第二代褶皱。
2006-11-20 cond-mat.soft
Wrapping nonspherical vesicles at bio-membranes
本文采用 Helfrich Hamiltonian 与三角剖分膜能量最小化方法，研究非球形软囊泡在不同膜刚度和张力下的包裹状态及三相点规律。
2025-02-15 cond-mat.soft
Surface tension and Laplace pressure in triangulated surface models for membranes without fixed boundary
进行蒙特卡罗（MC）研究以评价可被视为脂质层模型的球形膜的表面张力$γ$。我们使用自避免三角网格上定义的正则表面模型。通过在MC模拟期间保持总表面积$A$恒定来计算表面张力$γ$。在$γ$的评价中，我们使用$A$代替投影面积$A_p$，由于没有边界的球面的波动，投影面积是未知的。通过保持封闭体积恒定，还可以计算表面内侧和外侧之间的压差${\itΔ}p $。使用${\itΔ}p $和拉普拉斯公式，我们获得张力，该张力被认为等于与$A_p$共轭的框架张力$τ$，并且检查$γ$是否与$τ$一致。我们发现$γ$和$τ$在足够大的弯曲刚度$κ$或足够大的$A/N$的区域合理的一致性。研究还发现，无论是在栓系表面还是在流体表面，$τ$都在$A/N\to \infty$的极限范围内成为常数。
2015-09-25 cond-mat.soft
Thermal Preconditioning of Membrane Stress to Control the Shapes of Ultrathin Crystals
本研究利用巨型单层囊泡膜生长六重对称超薄磷脂晶体，揭示冷却速率通过预处理膜张力调控成核、生长与晶体形貌，并建立仅依赖物理性质的应力演化模型。
2024-07-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Inhomogeneous thinning of dielectric membranes under uniaxial tension and electric fields
Dongguan University of Technology（东莞理工学院）；Keele University（基尔大学）
研究单轴拉伸和电场作用下的介电膜，用变分渐近法推导简化模型，经线性和弱非线性分析，揭示黑塞稳定性准则与零波数分岔的联系及非均匀变薄现象，为分析介电膜不稳定性提供框架。
2026-09-29 cond-mat.soft
Period fissioning and other instabilities of stressed elastic membranes
我们研究了当沿拉伸方向的平移对称性被破坏时，同时施加拉伸力和压缩力的弹性膜的形状。我们预测了大量的新的形态相在各种制度的2维参数空间$(ε,ν)$，定义了相关的机械和几何条件。这些参数分别是压缩与拉伸之间的比率和沿拉伸方向的波长对比度。特别是，我们的理论相关联的图案周期性的重复增加，最近观察到的褶皱膜漂浮在液体上，并受到毛细作用力，在政权（$ε\ll 1,ν\gg 1$）的张力是占主导地位的波长对比度是大的形态。
2009-01-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft math-ph
Anomalously Slow Domain Growth in Fluid Membranes with Asymmetric Transbilayer Lipid Distribution
首次用数值方法研究了跨双层脂质分布的不对称性对流体囊泡相分离动力学的影响。这种不对称性示出设置一个自发的曲率的域，改变的形态和动态显着。对于适度的张力，域的上限和自发的曲率导致令人不安的慢动力学，相比对称双层的情况下。相反，在高张力和低张力的极限情况下，动力学朝向完全相分离进行。
2006-04-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Surface Tension and the Cosmological Constant
天文学观测到的宇宙学常数值很小，但不为零。这就提出了两个问题，即所谓的宇宙学常数问题a）为什么λ如此接近于零？（1）为什么lambda不等于零？索尔金提出，b）可以自然地解释为一个平方根N涨落，通过调用时空在普朗克尺度下的离散性，由于量子引力。在本文中，我们揭示了这些问题之间的类比发展的宇宙学常数和膜的表面张力。"宇宙学常数问题“在膜的背景下有一个自然的类似物：流体膜的表面张力非常小，这提供了一个例子，上面的问题a）出现并得到了回答。我们继续寻找索金在膜背景下回答问题b）的提议的直接类似物，其中时空的离散性转化为物质的分子结构。我们提出了模拟实验来探测流体膜中微小且波动的表面张力。与卡鲁扎-克莱因的降维理论和大额外维理论相对应的理论也出现在流体膜物理学中。
2006-04-18 astro-ph cond-mat.soft gr-qc
Pulling a DNA molecule through a nanopore embedded in an anionic membrane: tension propagation coupled to electrostatics
我们考虑静电力的影响，驱动易位动力学的一个灵活的被拉过纳米孔的头部单体上的外力。为此，我们增加了等通量张力传播（IFTP）理论与静电的带负电荷的生物聚合物拉通过纳米孔嵌入在一个类似的带电荷的阴离子膜。我们表明，对于现实的情况下，如单链DNA，易位动力学在低盐筛选是弱的，在有限的负膜电荷出乎意料地加速，尽管大的排斥静电相互作用的聚合物线圈上的{ \it顺}侧和带电的膜。这是由于在移位过程中线圈的静电势能的快速释放，导致有效的吸引力，有助于末端驱动移位。加速导致非单调的聚合物长度和膜电荷依赖性的指数$α$，其表征具有长度$N_0$的聚合物的移位时间$τ\propto N_0^α$。在长链聚合物$N_0\gtrsim500$的制度，易位指数超过其上限$α=2$先前观察到的相同的系统没有静电相互作用。
2020-07-04 cond-mat.soft
Suppression of anharmonicities in crystalline membranes by external strain
在实践中，物理膜由于其放置的环境而暴露于一定量的外部应变（拉伸或压缩）。结果，膜的声子模式的行为被修改。我们表明，在刚性的二维膜的非谐效应是高度抑制张力的应用下。为此，我们考虑了自洽屏蔽近似（SCSA）中弯曲模和伸缩模之间的非谐耦合，并将SCSA中得到的高度-高度关联函数与相应的谐波传播子进行了比较.弹性理论的结果进行比较原子蒙特卡罗模拟的石墨烯膜在张力下。我们发现，虽然需要相当高的应变值来避免软膜中的非谐性，但小于1%的应变场足以抑制刚性膜中的所有非谐效应，如石墨烯。
2011-05-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shape deformation of lipid membranes by banana-shaped protein rods: Comparison with isotropic inclusions and membrane rupture
利用隐式溶剂无网格膜模拟研究了弯曲蛋白质棒在流体膜上的组装。随着杆曲率增加，膜管上的杆首先沿着方位角方向组装，随后沿着纵向方向组装。在这里，我们表明，这两个过渡曲率随杆刚度的增加而减小。为了比较，曲率诱导各向同性夹杂物也进行了模拟。当各向同性夹杂物具有与其他膜区域相同的抗弯刚度时，即使夹杂物的自发曲率较大，夹杂物也均匀地分布在膜管和囊泡上。然而，各向同性夹杂物具有更大的弯曲刚度诱导形状变形，并集中在一个优选的曲率区域。对于高杆密度、高杆刚度和/或膜边缘的低线张力，杆组件诱导囊泡破裂，导致高属囊泡的形成。曲率的逐渐变化抑制了这种破裂。因此，与边缘张力相比，由杆组件引起的大应力是决定断裂的关键因素。对于杆曲率与相反的标志的囊泡曲率，膜破裂诱导反转的膜，导致分裂成多个囊泡，以及形成高属囊泡。
2016-04-28 cond-mat.soft physics.bio-ph
