Introducing Improved Structural Properties and Salt Dependence into a Coarse-Grained Model of DNA
我们介绍了一个扩展版本的oxDNA，一个粗粒度的DNA模型，旨在捕捉单链和双链DNA的热力学，结构和机械性能。通过包括明确的主要和次要的凹槽，并通过稍微修改的同轴堆叠和骨干骨干的相互作用，我们提高了处理大的模型的能力（酶对）结构，如DNA折纸，这是敏感的这些几何特征。此外，我们扩展的模型，这是以前参数化的盐浓度（[Na $^+$ ]= 0.5 M），使其可以用于一系列的盐浓度，包括那些相应的生理条件。最后，我们使用新的实验数据来参数化oxDNA潜力，使得连续的腺嘌呤碱基以不同的强度堆叠到连续的胸腺嘧啶碱基，这一特征允许更准确地处理单链区域的灵活性很重要的系统。我们说明了新的可能性开辟了更新的模型，oxDNA2，提出的结果，从模拟的结构大的DNA对象，并通过使用该模型来调查一些盐依赖性的DNA。
2015-05-19 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Non-monotonic density dependence of the diffusion of DNA fragments in low-salt suspensions
高线性电荷密度的20碱基对寡聚体的DNA被示出导致显着的非单调依赖的长时间的自扩散的浓度的DNA在低盐条件下。这种通用的非单调行为的结果从静电和溶剂介导的流体动力学相互作用之间的强耦合，并从这些静电相互作用在大的分离的重整化，特别是从主导的远场流体动力学相互作用所造成的DNA片段之间的强排斥。
2008-11-26 cond-mat.soft
Surface charges effects on the 2D conformation of supercoiled DNA
我们将质粒PuC19 DNA吸附在支持的双层膜上。脂质在双层内的流动性确保了DNA分子的2D平衡。通过改变膜中阳离子脂质的比例，我们调整了表面电荷。用原子力显微镜（AFM）对等离子体的构象进行了成像，我们进行了两组实验：无盐溶液在带电双层膜上的沉积和盐溶液在中性双层膜上的沉积。根据实验条件的不同，质体可以被看作是环，完全开放的结构，或紧密超螺旋的plectonemes。plectonemic构象观察到的带电表面（在盐的情况下）或在30 mM的盐浓度的中性双层。我们证明了通过移动界面电荷进行表面屏蔽和通过盐离子进行体屏蔽的等效性。
2012-05-14 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Topology of DNA: a honeycomb stable structure under salt effect
利用原子力显微镜（AFM）研究了用$MgCl_{2}$固定在云母基底上的$3000$ kbp DNA分子的几何和拓扑性质。我们发现，在一定的盐浓度的基板表面上的聚集体形成一个蜂窝状的稳定结构与盐的添加。蜂窝状结构和向其他结构的过渡由\emph{Betti numbers}（拓扑不变性质）和\emph{Hausdorff-Besicovitch fractal dimension}表征。
2017-06-08 cond-mat.soft nlin.AO
Effect of salt concentration on the stability of heterogeneous DNA
研究了阳离子对双链DNA（dsDNA）分子稳定性的影响。溶液中盐形式的阳离子充当屏蔽剂，从而减少这些链之间的排斥。我们研究了几种异质DNA分子。本文采用Peyrard-Bishop-Dauxois（PBD）模型计算了DNA分子在热力学系综和力系综中的相图。解离能和堆积能是影响DNA稳定性的两个最重要的因素。适当的修改模型参数，我们调查阳离子浓度对不同的异质性DNA分子的稳定性的作用。这项工作的目的是了解这些阳离子如何修改不同的对或沿链的碱基的强度。力系综的情况下（dsDNA是从一端拉）的相图与实验结果进行了比较。
2015-09-28 cond-mat.soft
Ionic Liquid-Driven Modulation of DNA Brush Morphology on Nanoparticle Surfaces
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）；Indian Institute of Science（印度科学研究所）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）
本研究探讨了离子液体对纳米颗粒表面DNA刷形态的调控作用，揭示了静电与沟槽结合相互作用在DNA链形态调控中的协同作用。
2026-03-02 cond-mat.soft physics.bio-ph
Translocation frequency of double-stranded DNA through a solid-state nanopore
固态纳米孔是单分子传感器，当带电聚合物（如DNA）通过时，其测量离子电流的变化。在这里，我们提出了全面的实验上的长度，电压和盐的依赖性的双链DNA易位的频率通过圆锥形的石英纳米孔与平均开口直径为15 nm。我们观察到一个熵垒有限的，长度依赖的易位频率在4M氯化锂盐浓度和漂移为主，长度无关的易位频率在1M氯化钾盐浓度。这些观测结果描述了一个统一的对流扩散方程，其中包括一个熵的聚合物进入障碍的贡献。
2016-01-15 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Manning free counterions fraction for a rod-like polyion - short DNA fragments in very low salt
我们定量的曼宁自由（未凝聚）抗衡离子馏分$θ$的稀释溶液的棒状聚离子-150 bp的DNA片段，在非常低的盐$<0.05$毫米。电导率测量的DNA水溶液中的浓度范围$0.015\leq c \leq 8$毫米（bp）的DNA聚离子扩散系数$D_p(c)$的荧光相关光谱（FCS）测量的补充。我们观察到归一化电导率$σ(c)/c$的交叉，其在$c=0.05-1$ mM范围内几乎减半，而$D_p(c)$保持相当恒定，正如我们通过FCS建立的。通过对这些数据的分析，提取了$θ(c)=0.30 - 0.45$，并考虑了曼宁不对称场对电导率的影响，得到了$θ(c)=0.40-0.60$。我们将$θ(c)$变异与在极低盐环境中发生的DNA逐渐变性以及DNA浓度本身的降低联系起来。实验$θ(c)$范围的极值出现在最高（高于1 mM）和最低（低于0.05 mM）DNA浓度附近，分别对应于dsDNA和ssDNA的理论$θ$值。因此，我们确认曼宁凝聚和电导率模型是有价值的描述棒状聚离子的稀溶液。
2011-01-05 cond-mat.soft
Dielectric relaxation of DNA aqueous solutions
我们报告的复杂介电响应的Na-DNA水溶液的低频介电谱（40 Hz - 110 MHz）的详细表征。结果表明，在0.5kHz <ν_LF<70 kHz和0.1MHz <ν_HF<15 MHz处存在强度分别为20<Δε_LF<100和5<Δε_HF<20的两个宽弛豫模式。LF过程的特征长度尺度为50<L_LF<750 nm，与DNA浓度成比例为c_DNA^{-0.29 \pm 0.04}，并且在低添加盐状态下与离子强度无关。相反，LF过程的测量长度尺度不随DNA浓度而变化，而是取决于在高添加盐状态下添加盐的离子强度，如I_s^{-1}。另一方面，HF过程的特征长度尺度3<L_HF<50 nm，随DNA浓度的变化而变化，对于中等浓度和大浓度的DNA，c_DNA为~（-0.5）。在低DNA浓度和低添加盐限制下，HF过程的特征长度标度为c_DNA^{-0.33}。我们把这些结果的角度来看，在低盐条件下的DNA的双链形式的完整性，以及关于不同类型的抗衡离子在不同制度的介电色散的作用。我们认为，游离的DNA抗衡离子主要活跃在HF松弛，而凝聚的抗衡离子只在LF松弛中发挥作用。我们还建议在整个制度的DNA和盐浓度的所有这些长度尺度的理论解释，并讨论其后果和局限性。
2006-12-12 cond-mat.soft
Attraction between DNA molecules mediated by multivalent ions
两个平行的DNA分子之间的有效力计算为它们的相互分离的函数，为不同的反离子和盐离子的化合价和不同的盐浓度。使用原始模型的计算机模拟，并使用不同的几何形状精确地模拟DNA分子的形状。我们发现，多价离子诱导DNA分子之间的吸引力，其强度可以通过调整的平均价的离子。引力的物理起源可以追溯到静电或熵的贡献。对于多价反离子和单价盐离子，我们发现盐诱导的稳定化效应：力是第一吸引力，但得到排斥盐浓度的增加。此外，我们表明，多价离子诱导的吸引力并不一定与DNA过充电。
2003-11-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
DNA like$-$charge attraction and overcharging by divalent counterions in the presence of divalent co$-$ions
DNA体系的强关联静电引起了许多研究小组的兴趣，特别是多价抗衡离子对DNA的凝聚和过充电。通过添加不同价态和形状的抗衡离子，可以增强或减少DNA过充电。在本文中，我们专注于多价共离子，特别是二价共离子，如SO $_4^{2-}$的效果。用Monte $-$ Carlo方法在巨正则系综下进行了DNA凝聚的计算实验，实验中DNA体系与含有不同价态共离子的盐的混合溶液处于平衡状态.与纯一价共离子体系相比，二价共离子的影响表现在多个方面。二价共离子导致DNA缩合物中单价盐的增加。由于一价盐主要参与体系中静电相互作用的线性屏蔽，更多的一价盐分子进入凝聚体导致屏蔽出短程DNA $-$ DNA类电荷吸引和较弱的DNA凝聚自由能。在二价共$-$离子的存在下，多价抗衡离子对DNA的过充电也减少。与没有二价共离子的情况相比，DNA和二价共离子之间以及二价共离子本身之间的强排斥导致DNA表面附近的负离子的{ \em耗尽}。在大距离下，DNA与$-$的排斥作用在二价co $-$离子存在下更强，说明二价co $-$离子的作用不仅仅是简单的线性屏蔽作用更强。
2017-05-24 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
dsDNA persistence length with divalent ions
本研究使用系留粒子运动技术测量双链DNA在单价和二价盐下的持久长度，验证了Trizac和Shen提出的理论公式，发现镁离子的位点特异性结合导致拟合DNA半径小于几何半径。
2023-06-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
Short-fragment Na-DNA dilute aqueous solutions: fundamental length scales and screening
介电谱是用来调查基本长度尺度的146 bp的短片段（核小体）稀释的Na-DNA溶液。检测到两种松弛模式：高频模式和低频模式。依赖于相应的长度尺度上的DNA和（单价）盐浓度的详细研究，是从长的情况下，基因组DNA，以前调查不同。在低盐体系中，高频模式的长度尺度与DNA间的平均间距成比例，但其绝对值较小，而低频模式的长度尺度与DNA的轮廓长度成比例。这些基本的长度尺度在低添加的盐制度不依赖于DNA是在双链或单链形式。另一方面，随着添加盐的增加，低频模式的特征长度尺度在低DNA浓度下减小，这可能是由于在DNA变性阈值附近动态形成变性气泡和/或磨损。
2008-01-31 cond-mat.soft
Grand-canonical simulation of DNA condensation with two salts, affect of divalent counterion size
用广义巨正则Monte-Carlo方法研究了二价反离子介导的DNA-$-$-DNA相互作用问题。研究了二价离子的大小对DNA束凝聚行为的影响。在实验上，已知多价反离子对DNA缩合现象具有强烈的影响。虽然三价和四价抗衡离子显示出容易将溶液中的游离DNA分子凝聚成环形束，但二价抗衡离子的情况并不清楚。一些二价抗衡离子如Mg $^{+2}$不能使溶液中的游离DNA分子凝聚，而一些二价抗衡离子如Mn $^{+2}$可使游离DNA分子凝聚成无序束。在二维体系或病毒衣壳内等限制性环境中，Mg $^{+2}$对它们有很强的凝聚作用，但不同体系、不同离子的凝聚作用有质的差异。有人认为，二价抗衡离子可以诱导DNA分子之间的吸引力，但吸引力的强度不足以凝聚溶液中的游离DNA。然而，如果DNA的组态熵是有限的，这些吸引力足以引起可观的影响。不同二价盐之间的差异可能是由于二价抗衡离子的水合作用。在本文中，我们试图理解这种变化使用一个非常简单的参数，二价抗衡离子的大小。我们调查如何二价抗衡离子与不同的大小可以导致不同的定性行为的DNA缩合在受限的环境。此外，还详细介绍了一种模拟含两种不同盐体系的巨正则Monte-Carlo方法。
2016-02-13 cond-mat.soft q-bio.BM
Dependence of DNA persistence length on ionic strength of solutions with monovalent and divalent salts: a joint theory-experiment study
使用高通量系留粒子运动单分子实验，在具有不同离子强度$I$的Na $^+$和Mg $^{2+}$离子的溶液中测量双链DNA持续长度$L_p$。$L_p(I)$的几个理论方程与实验数据相拟合，但没有发现适合两种离子价态的所有$L_p$值的决定性理论。适当提取的粒子轨迹使用模拟，$L_p$变化从30纳米到55纳米，并与以前的实验结果进行了比较。对于Na $^+$唯一的情况下，$L_p$是一个递增的凹函数的$I^{-1}$，很好地拟合曼宁的静电拉伸方法，但不是经典的Odjik-Skolnick-Fixman理论与或没有反离子凝聚。随着加入镁$^{2+}$离子，$L_p$显示出显着的下降，在低$I$，解释为离子-离子相关效应，在$I^{-1}$几乎线性的法律，拟合提出的变分方法。
2015-04-10 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Why is the condensed phase of DNA preferred at higher temperature? DNA compaction in the presence of a multivalent cation
当加入多价阳离子时，一个巨大的DNA链表现出从伸长的螺旋到折叠的紧凑状态的大的离散转变。我们在四价阳离子（精胺）的存在下，在各种温度和单价盐浓度下进行长DNA的单链观察。我们证实，在较高的温度和较低的一价盐浓度下，紧凑的状态是优选的。这一结果被解释为由于高价和低价离子之间的离子交换，小离子的净平移熵增加。
2004-11-01 cond-mat.soft
Electrophoresis of a rod macroion under polyelectrolyte salt: Is mobility reversed for DNA?
利用分子动力学模拟，研究了棒状大离子在反离子存在下的电荷反转现象。我们模拟了大离子在外加电场下的电泳。当反离子和共离子都是聚电解质时，如果反离子的线电荷密度大于共离子的线电荷密度，则发生电荷反转。对于表面电荷密度等于DNA的大离子，反向迁移率是通过多价反离子的吸附或静电学和其他机制的组合（包括短程吸引电势或反离子围绕棒轴的机械缠绕）来实现的。
2004-01-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Overcharging of DNA in the presence of salt: Theory and Simulation
研究了一种浸入一价或二价电解质中的棒状分子模型。对非均匀带电流体，将超网链/平均球近似（HNC/MSA）理论的计算结果与分子动力学（MD）模拟结果进行了比较。作为一个特定的情况下，将DNA分子的参数映射到DNA分子的参数。一个很好的定性，在某些情况下，定量，协议之间的HNC/MSA和MD被发现。无论是，HNC/MSA和MD，预测发生过充电，这是不存在的泊松-玻尔兹曼理论。平均静电势和局部浓度分布，$ζ$ -电位和电荷分布函数，并讨论所观察到的过充电效应。特别有趣的结果是一个非常非单调的行为的$ζ$ -电位，作为一个函数的杆电荷密度，和过充电的{ \em单价}抗衡离子。
2003-03-31 cond-mat.soft
Free Energies by Thermodynamic Integration Relative to an Exact Solution, Used to Find the Handedness-Switching Salt Concentration for DNA
自由能差的集合对于寻找化学反应的平衡是有用的，而绝对自由能几乎没有物理意义。然而，在某些重要的情况下，通过减去它们的绝对自由能来找到两个宏观态之间的相对自由能是一个有价值的策略。我们目前的绝对自由能的生物分子的计算，使用众所周知的爱因斯坦分子的方法（用于治疗溶质）与最近的起源计算液体的自由能（治疗溶剂和抗衡离子）的概念相关的方法相结合。该方法是基于热力学积分从一个详细的原子模型，这是简化的，但解析可解的，从而给绝对自由能的易处理的模型加上一个校正项数值。给出了一个例子计算相对于盐浓度的B-和Z-异构体的全原子双链DNA在明确的溶剂和抗衡离子的自由能。以前所未有的精度发现共存盐浓度。
2012-11-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Onset of DNA Aggregation in Presence of Monovalent and Multivalent Counterions
我们从理论上解决了多价多胺，如精胺和亚精胺的DNA片段的聚集。在实验中，聚集发生在多价离子的某一阈值浓度以上。我们证明，这个阈值对DNA浓度的依赖关系有一个简单的形式。当DNA浓度c_DNA小于单价盐浓度时，阈值多价离子浓度线性地依赖于c_DNA，具有α c_DNA + β的形式。系数α和β与孤立的DNA链周围的多价抗衡离子的密度分布有关，在它们聚集的开始。这一分析与最近在精胺存在下对DNA聚集的详细测量非常一致。从实验数据的拟合，每个DNA链的凝聚的多价抗衡离子的数量可以推断。然后可以得出一些其他结论：i）在聚集开始时凝聚的精胺离子的数量随着单价盐的加入而减少; ii）泊松-玻尔兹曼理论高估了在高单价盐浓度下凝聚的多价离子的数量; iii）我们对数据的分析表明，在聚集开始时精胺没有过度补偿DNA电荷。
2003-08-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Ion Conductivity in Salt-Doped Polymers: Combined Effects of Temperature and Salt Concentration
本研究通过粗粒化分子动力学模拟，揭示了温度和盐浓度对聚环氧乙烷基聚合物电解质输运性质的联合影响，提出了修正的VFT方程和浓度修正因子来描述扩散与电导率，强调了链段迁移率的关键作用。
2023-12-24 cond-mat.soft
Effects of the size and concentration of depleting agents on the stabilization of the double-helix structure and DNA condensation: a single molecule force spectroscopy study
本研究利用单分子力谱技术，揭示了耗竭剂的尺寸和浓度对DNA凝聚及双螺旋结构稳定化的影响，发现DNA凝聚阈值浓度、熔融平台力值及平均长度均强烈依赖于耗竭剂尺寸，有助于理解拥挤细胞环境中大分子对DNA相关功能的作用。
2023-10-24 cond-mat.soft physics.bio-ph
Influence of ionic conditions on knotting in a coarse-grained model for DNA
本文利用蒙特卡罗模拟研究了DNA的Kratky-Porod粗粒模型中双链DNA长链的打结概率。通过调节单体的有效直径来实现各种离子条件。我们发现，在DNA中的结的发生可以大大加强高盐条件和板之间的限制。同样，在低盐情况下，结几乎可以完全溶解。与最近的实验比较证实，粗粒度模型是能够捕捉和定量预测的DNA的拓扑特征，并可用于指导未来的DNA结的实验。
2022-12-23 cond-mat.soft
Current enhancement in solid-state nanopores depends on three-dimensional DNA structure
双链DNA通过固态纳米孔的移位可以根据周围溶液的离子浓度降低或增加离子电流。在某一交叉离子浓度以下，电流变化从电流阻断反转为电流增强。在本文中，我们表明，由多个连接的DNA双螺旋组成的捆绑的DNA纳米结构的交叉浓度低于双链DNA。我们的测量结果表明，在DNA附近的反离子的流动性减少取决于分子的三维结构。我们进一步证明，引入中性聚合物，如聚乙二醇到测量溶液中减少了从纳米孔的电渗流出，允许在低盐浓度下大的DNA结构的易位。我们的实验有助于更好地理解在受限的DNA环境中的离子传输，这对于纳米孔传感技术以及合成膜通道的发展至关重要。我们的模型DNA纳米结构的盐依赖性测量将指导DNA易位通过纳米孔的计算模型的发展。
2019-05-31 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Mechanical properties of DNA and DNA nanostructures: comparison of atomistic, martini and oxDNA
小DNA的柔性和刚性在从几个生物物理过程到纳米技术应用的范围内发挥着重要作用。在这里，我们估计的机械性能的短双链DNA（dsDNA）的长度范围从12个碱基对（bps）到56个碱基对，paranemic交叉（PX）的DNA，和六边形的DNA纳米管（DNT）使用两个广泛使用的粗颗粒模型$-$马提尼和oxDNA。为了计算dsDNA的持久长度（$L_p$）和拉伸模量（$γ$），我们采用蠕虫状链和弹性杆模型，而对于DNT，我们采用我们以前开发的理论框架.我们比较和对比所有的结果与以前报道的全原子分子动力学（MD）模拟和实验结果。dsDNA的力学性质（$L_p$ $\sim$ 50 nm，$γ\sim$ 800-1500 pN），PX DNA（$γ\sim$ 1600-2000 pN）和DNT（$L_p \sim 1-10\ μ$ m，$γ\sim$ 6000-8000 pN）与全原子分子量和实验值非常一致，而刚性弹性网络Martini再现较高数量级的$L_p$和$γ$值。在我们的计算中也描绘了小dsDNA的高柔性。然而，Martini模型被证明不足以捕捉盐浓度对机械性能的影响，随着盐摩尔浓度的增加。OxDNA捕获盐浓度对小dsDNA力学的影响。但它被发现是无效的再现盐依赖性的DNT的机械性能。此外，与Martini不同的是，从oxDNA模型的时间演化的PX DNA和DNT结构与全原子MD模拟…
2021-03-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Modeling the Current Modulation of Bundled DNA Structures in Nanopores
我们研究了盐依赖的电流调制成束的DNA纳米结构在纳米孔。为此，我们开发了四个模拟模型的2x2折纸结构的细节水平不断提高：从平均场水平的DNA结构的全原子表示。我们观察到一个一致的孔隙电导率作为盐浓度的函数为所有四个模型。然而，我们的数据比较最近的实验研究类似的系统显示显着的偏差。我们讨论了可能的原因的差异，并提出扩展我们的模型，为今后的调查。
2020-11-25 cond-mat.soft physics.comp-ph
Adsorption of mono- and multivalent cat- and anions on DNA molecules
用计算机模拟研究了盐溶液中一价和多价阴离子在脱氧核糖核酸（DNA）分子上的吸附。离子被建模为带电的硬球，DNA分子作为点电荷模式的双螺旋磷酸盐链。DNA分子的几何形状在不同的水平上建模，从简单的圆柱形到结构化模型，包括磷酸盐链之间的主要和次要凹槽。计算了吸附在磷酸盐链上的离子的密度，在主要的和次要的凹槽。首先，我们发现，DNA表面上的吸附模式强烈依赖于其几何形状：抗衡离子吸附优先沿磷酸链的圆柱形模型的形状，但在小沟的几何结构模型。第二，我们发现，除了单价盐离子的结果在小沟中的电荷密度的增加，而吸附在大沟中的离子的总电荷密度保持不变。吸附的离子密度沿小沟高度结构化，而它们几乎是沿大沟涂抹。此外，对于固定量的添加的盐，大沟阳离子电荷与共价无关。为了增加盐浓度，大沟被中和，而吸附在小沟中的总电荷是恒定的。检测到多价盐的DNA过充电。模拟较大的离子半径，模仿离子水合作用的效果，表明增加的阳离子在主要沟的吸附。
2003-07-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
Theory for RNA folding, stretching, and melting including loops and salt
核酸二级结构的形成强烈地依赖于盐浓度和温度。我们开发了一个理论，RNA折叠，正确地占序列的影响，熵的贡献与环的形成，和盐的影响。使用迭代表达式的配分函数，忽略伪结，我们计算折叠自由能和最小自由能配置的基础上实验得出的碱基配对自由能。环形成的构型熵由渐近表达式-c ln m建模，其中m是环的长度，c是环指数，其是可调节的常数。盐的影响进入两种方式：第一，我们得到盐诱导的修改的自由能参数描述碱基配对，第二，我们包括静电自由能环的形成。这两种效应都是在Debye-Hueckel水平上模拟的，包括对流冷凝。我们验证了我们的理论为两个不同的RNA序列：对于tRNA-phe，在不同的盐浓度下的热变性的热容量曲线准确地再现实验结果。对于P5 ab RNA发夹，我们推导出的全球相图在三维空间跨越的温度，拉伸力，和盐浓度，并获得良好的协议与实验确定的临界展开力。我们表明，一个适当的描述RNA的熔化和拉伸，盐和环熵效应是必要的。
2011-04-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
C-A test of DNA force fields
DNA双链体可以在与蛋白质的复合物中局部强烈弯曲，例如与聚合酶或在核小体中。在这种弯曲处，DNA螺旋局部处于非典型形式A（具有狭窄的大沟和大量的north糖）或C（具有狭窄的小沟和大量的BII磷酸盐）。为了通过分子动力学方法模拟这种复合物的形成，需要力场来再现裸DNA的这些构象转变。我们分析了现有的实验数据的B-C和B-A转换的条件下容易实现的建模：在NaCl水溶液中。我们选择了六个DNA双链体，其在不同盐浓度下的构象是足够可靠的。在低盐浓度下，聚（GC）和聚（A）分别为B-型、经典型和略微向A-型转变。双链体ATAT和GGTATACC对A型具有强的盐浓度依赖性偏好。聚合物聚（AC）和聚（G）在高盐浓度下分别呈C-和A-形式。这些低聚物的行为的再现可以用作DNA力场中糖-磷酸骨架的碱基堆积和构象灵活性之间相互作用的平衡的测试。我们测试了AMBER bsc 1和CHARMM 36力场以及它们的混合体，我们未能重现实验。在所有力场中，盐浓度依赖性都很弱。琥珀力场的亲B性被证明是由于其超强的碱基堆积的亲B性。在CHARMM力场中，B型是亲A碱基堆积（特别是G：C对）和亲C骨架之间脆弱平衡的结果。最后，我们分析了最近的一些模拟的LacI-，SOX-4-，和Sac 7 d-DNA复合物的形成的框架下的琥珀力场。
2022-11-19 cond-mat.soft physics.comp-ph q-bio.BM
Chain morphology, swelling exponent, persistence length, like-charge attraction, and charge distribution around a chain in polyelectrolyte solutions: effects of salt concentration and ion size studied by molecular dynamics simulations
用粗粒模型研究了聚电解质在四价盐溶液中的性质。盐的浓度和四价抗衡离子的大小被发现起着决定性的作用链的性质。如果四价反离子的大小与单体的大小相容，则链在低盐浓度和高盐浓度下显示出延伸结构，而在中等盐浓度下，它们获得紧凑和长形结构。链的溶胀指数对盐浓度的行为以类似的方式作为形态量。在一定条件下，静电对聚电解质的持久长度有负贡献，并伴有盐诱导的聚电解质机械不稳定性。几乎在同一时刻，链间出现类电荷吸引。四价离子和单体的大小相等是获得链间最强吸引力和最紧密链结构的最佳条件。此外，离子在链周围形成多层组织，因此，积分电荷分布揭示了振荡行为。结果表明，在高盐浓度下，电荷反转与聚电解质的再溶解没有直接联系。
2006-07-26 cond-mat.soft physics.chem-ph
Increase of cationic concentration due to bending of overcharged DNA in strong Coulomb coupling regime
这项研究表明，在强库仑耦合制度，弯曲直的和完全过充电的DNA（最大接受多价抗衡离子）到一个圆圈释放一些吸附（相关）抗衡离子，但仍然保持完全过充电。这种现象似乎是DNA的最低能量状态所固有的。根据定义，大离子-抗衡离子系统的总静电势能在确保最稳定构象的过充电抗衡离子的最大接受度处达到其最低点。这种中间现象的阳离子从DNA表面的释放，由于弯曲可以考虑在理论建模中的一些离子浓度依赖的物理化学方面的DNA解决方案在强库仑耦合制度。
2013-07-30 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Effect of Mono- and Multivalent Salts on Angle-dependent Attractions between Charged Rods
利用分子动力学模拟，我们研究了两个带电荷的棒之间的有效相互作用作为角度和分离的函数。特别是，我们确定如何竞争的静电排斥和多价离子诱导的吸引力取决于浓度的简单和多价盐。我们发现，随着多价盐的增加，两个杆的稳定配置从孤立的杆到聚集的垂直杆到聚集的平行杆;在足够高的浓度下，额外的多价盐降低了吸引力。一价盐增强了聚集开始附近的吸引力，并且在更高浓度的多价盐下降低了吸引力。
2003-11-19 cond-mat.soft
Real-space observation of salt-dependent aging in Laponite gels
本研究通过实空间观测揭示了Laponite凝胶中盐浓度对衰老过程的影响，发现高盐浓度下结构异质性更早出现，且聚集体尺寸随盐浓度增加而减小。
2025-09-11 cond-mat.soft
Irreversible Aging Dynamics and Generic Phase Behavior of Aqueous Suspensions of Laponite
在这项工作中，我们研究了具有2.8重量%浓度的Laponite水悬浮液的老化行为，使用流变工具。在不同的盐浓度下，所有的样品都表现出取向顺序时，使用正交偏振器观察。在流变学实验中，我们观察到固有的不可逆性的老化动力学，迫使系统不恢复到相同的状态，在剪切熔融实验中进行了在以后的日期，因为准备。广泛的流变学实验进行了作为一个函数的时间流逝，因为准备证明了自相似的趋势，在老化行为的盐的浓度无关。我们观察到，作为老化时间的函数的低能量状态的探索仅在动力学上受到盐的存在的影响。我们估计达到低能态的能垒随盐浓度的增加而线性降低。所观察到的所有经过时间和盐浓度依赖性数据的叠加表明，在低盐浓度系统中发生的老化在很长一段时间内与在高盐浓度系统中观察到的老化行为在质量上类似。
2010-01-26 cond-mat.soft
Competition between self-assembly and phase separation governs high-temperature condensation of a DNA liquid
本研究发现DNA寡核苷酸自组装成有限尺寸簇会抑制高温相分离，通过微流控实验揭示其升温凝聚相变，并建立理论模型定量预测相图变化，揭示了自组装塑造相边界的通用机制。
2023-09-06 cond-mat.soft physics.bio-ph
Effect of Salt Concentration on the Electrophoretic Speed of a Polyelectrolyte through a Nanopore
在以前的论文[S。Ghosal，Phys.Rev.E74，041901（2006）]，在极小的德拜长度的极限下提出了一种用于确定通过轴对称缓慢变化的纳米孔的电泳速度的流体动力学模型。在这里的情况下，有限德拜层厚度被认为是限制孔的几何形状的圆柱体的长度远大于直径。此外，考虑了纳米孔壁上的均匀表面电荷的可能性。由此表明，计算的渡越时间与最近在硅纳米孔中的测量结果是一致的。
2007-09-24 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Effect of electrolyte on the microstructure and yielding of aqueous dispersions of colloidal clay
钠蒙脱石是一种天然粘土矿物，在自然界中含量丰富。这种矿物的带电和各向异性的血小板的水分散体表现出非遍历动力学逮捕状态，从软玻璃相为主的粒子间排斥盐诱导的吸引力相互作用稳定的胶体凝胶。当分散介质中的盐浓度系统地变化时，分散体的粘弹性和屈服应力在临界盐浓度下表现出非单调行为，从而表明分散体微观结构的形态变化。我们使用低温扫描电子显微镜直接可视化这些动力学停滞相的微观结构。我们观察到存在的蜂窝状网络形态的盐浓度范围很广。过渡的凝胶形态，占主导地位的重叠硬币（OC）和卡（HoC）协会的粘土颗粒在低盐浓度的一个新的网络结构占主导地位的面对面凝聚的血小板，观察整个临界盐浓度。我们进一步评估这些凝胶在重力下使用电声的稳定性。这项研究，进行了浓缩粘土分散体的外部添加的盐的浓度范围很宽，是有用的，在我们的许多地球物理现象，涉及盐引起的天然粘土矿物的聚集的理解。
2015-07-10 cond-mat.soft
Non-equilibrium melting of colloidal crystals in confinement
我们报告了一个新颖的和灵活的实验，调查非平衡熔化行为的模型晶体由带电胶体球。在狭缝几何形状中，在低盐区域中形成的多晶材料由静水压力驱动，盐浓度的梯度逐渐增大，并且在大的盐浓度下熔化。根据颗粒和初始盐浓度，驱动速度和局部盐浓度复杂的形态演变观察。晶体-熔体界面的位置和熔化速度定量地从时间分辨布拉格和偏振显微镜测量。一个简单的理论模型预测的接口，首先前进，然后平衡漂移和熔化速度变得静止在盐浓度大于平衡熔化浓度。它还描述了在以不同方式停止驱动器之后，界面以静止梯度松弛到其平衡位置。我们进一步讨论了梯度强度对界面形态的影响，以及在熔化前从多晶材料到取向单晶材料的剪切诱导形态转变。
2008-11-14 cond-mat.soft
Effective macroion charge and stability of highly asymmetric electrolytes at various salt conditions
我们研究了高度不对称电解质不稳定的静电机制。为此，我们进行原始模型蒙特卡罗模拟的带电大离子浸没在多价盐溶液。在低盐浓度下，由于多价反离子吸附，大离子有效电荷减少。在高盐浓度下，大离子变得过充电，使得它们的表观电荷具有与化学计量电荷相反的符号。随着盐度的进一步增加，反向电荷逐渐增长到饱和值。该系统在低盐浓度和极高盐浓度下保持稳定。在中间区域，接近宏离子等电点，我们观察到宏离子聚集。所得到的相行为非常类似于聚电解质引起的胶体分散体的不稳定性。
2003-04-25 cond-mat.soft
Non-monotonic variation with salt concentration of the second virial coefficient in protein solutions
通过"原始模型“的计算机模拟，计算了球形蛋白质溶液的渗透维里系数$B_2$作为在固定pH下添加的盐浓度的函数。盐和反离子以及蛋白质表面上的离散电荷模式被明确地并入。对于大致对应于溶菌酶的参数，我们发现，$B_2$第一次与添加的盐浓度降低到阈值浓度，然后增加到最大值，然后再次降低后，进一步提高离子强度。我们的研究表明，蛋白质表面上的离散电荷模式的存在深刻地影响了有效的相互作用和非线性Poisson Boltzmann和Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek（DLVO）理论失败的大离子强度。将观察到的$B_2$的非单调性与实验进行比较。蛋白质结晶的影响进行了讨论。
2002-05-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
Salt-induced collapse and reexpansion of highly charged flexible polyelectrolytes
我们通过计算机模拟研究了稀柔性聚电解质在溶液中的盐依赖性构象。低浓度的多价盐诱导已知的构象崩溃的个人的双链，但随着盐浓度进一步增加，这是其次是再膨胀。我们明确地表明，多价抗衡离子可以过度补偿裸电荷的链中的再膨胀制度。再膨胀的程度和过充电的发生敏感地取决于离子的大小。我们的研究结果是相关的广泛的盐诱导络合现象。
2006-10-05 cond-mat.soft
Structure and dynamics of hyaluronic acid semidilute solutions: a dielectric spectroscopy study
利用介电谱研究了透明质酸钠半稀溶液的基本长度尺度。在无盐制度下，在MHz范围内检测到的弛豫模式的长度尺度与HA浓度为$c_\mathrm{HA}^{-0.5}$，并对应于de Gennes-Pfeuty-Dobrynin相关长度的聚电解质在半稀溶液。对于长的基因组DNA的情况，观察到相同的缩放。相反，在kHz范围内检测到的模式的长度尺度也随着HA浓度而变化，如$c_\mathrm{HA}^{-0.5}$，其不同于DNA的情况（$c_\mathrm{DNA}^{-0.25}$）。观察到的行为表明，在kHz范围内的弛豫揭示了de Gennes-Dobrynin重整化德拜屏蔽长度，而不是链的平均尺寸，作为相关的长度尺度。类似地，随着添加的盐的增加，观察到静电对HA持久长度的贡献与德拜长度成比例，与在DNA的情况下观察到的Odijk-Skolnick-Fixman静电持久长度相关的比例相反。我们认为，所观察到的kHz范围松弛的功能是由于弱得多的静电相互作用，导致没有曼宁缩合以及相当高的灵活性的HA相比，DNA。
2010-05-17 cond-mat.soft
Size Effect of Monovalent Ions on Polyelectrolyte Brushes
South China Advanced Institute for Soft Matter Science and Technology, School of Emergent Soft Matter, South China University of Technology（华南软物质科学与技术高等研究院， emergent soft matter 学院，华南理工大学）
用粗粒化分子动力学模拟，研究反离子和共离子尺寸对聚电解质刷结构演变及标度行为的影响，揭示离子尺寸与盐浓度共同作用下聚电解质刷结构响应及非经典标度行为产生机制。
2026-07-07 cond-mat.soft
Cooperation and competition of basepairing and electrostatic interactions in mixtures of DNA nanostars and polylysine
University of Southern California（南加州大学）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；New York University（纽约大学）；Princeton University（普林斯顿大学）
研究通过实验与理论结合，探讨了DNA纳米星与聚赖氨酸在不同温度、盐浓度和组成下的相行为，发现静电和碱基配对相互作用在高盐浓度和温度下协同稳定共凝聚，形成多相共存。
2026-05-12 cond-mat.soft q-bio.BM
Physical Questions Posed by DNA Condensation
当将多价盐加入稀释的DNA溶液中时，DNA链凝聚成明确尺寸的束。我们探索了由这种现象引发的两个物理问题：高度带负电荷的DNA链之间吸引力相互作用的起源，导致它们聚集成束，以及证明束不会无限大的机制。
2000-03-09 cond-mat.soft q-bio
Elongation/Compaction of Giant DNA Caused by Depletion Interaction with a Flexible Polymer
用单DNA观察法研究了柔性聚合物PEG对巨DNA结构的影响。在稀释的DNA条件下，单个DNA通过离散的螺旋-小球转变呈现紧凑状态，而在浓缩溶液中，DNA分子通过宏观相分离表现出延伸的构象。DNA拉伸状态的长轴长度比紧凑状态的长轴长度大约1000倍。相分离在高DNA浓度发生在较低的PEG浓度比在低DNA浓度的压实。这些相反的变化在DNA分子的构象解释的自由能，包括耗尽相互作用。
2005-09-29 cond-mat.soft
Multi-plectoneme phase of double-stranded DNA under torsion
我们利用蠕虫链模型研究了DNA在张力和扭矩作用下的超螺旋。该模型再现了广泛的力，盐浓度和轮廓长度的实验数据。我们发现一个平面的一阶相变结束在一个模糊的线的临界点，多plectoneme阶段，其特征在于由快速扭转介导的扩散plectoneme和扭矩上升后，plectoneme形成与连接数增加。这一新相的发现同时解决了现有模型与实验之间的差异。
2013-07-19 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Understanding the Salt Effects on the Liquid-Liquid Phase Separation of Proteins
针对蛋白质液-液相分离的盐效应难题，研究提出统一分子理论，结合自洽场与溶液热力学，揭示非单调盐浓度依赖与特定离子效应机制，并给出盐溶盐析解析判据，理论预测与实验定量一致。
2023-05-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Relaxation Behavior by Time-Salt and Time-Temperature Superpositions of Polyelectrolyte Complexes from Coacervate to Precipitate
阴离子和阳离子聚电解质之间的络合导致固体状沉淀物或液体状凝聚物，这取决于在水性介质中添加的盐。然而，这些富含聚合物的相之间的边界是相当广泛的，在整个过渡制度的配合物中的聚合物弛豫的相关变化知之甚少。在这项工作中，整个过渡的配合物的弛豫动力学在很宽的时间尺度上探测通过测量粘弹性光谱和零剪切粘度在不同的温度和盐浓度为两种不同的盐类型。我们发现，在所有的盐浓度的配合物表现出时间-温度叠加（TTS），而时间-温度-盐叠加（TTSS）的重叠频率的范围强烈地依赖于盐浓度（Cs），并逐渐转移到更高的频率作为Cs是减少。粘性-劳斯模型描述了所有Cs处的弛豫行为。然而，集体弛豫的cathode复合物逐渐接近橡胶制度，并最终表现出凝胶样的响应，因为Cs的减少，并限制了TTSS的有效性。
2018-03-27 cond-mat.soft
Simulation of charge reversal in salty environments: Giant overcharging?
我们已经进行了MD模拟的高度带电的胶体溶液中的3：1和额外的1：1盐。研究了外加1：1盐浓度对胶体反电荷的影响。大多数理论预测，当一价盐的浓度增加时，反向电荷增加，直到所谓的“巨大过充电”，而实验和模拟研究观察到相反的情况。我们的模拟与实验结果一致，揭示了理论的弱点。
2007-12-20 cond-mat.soft
Characterizing the Interaction Between DNA and GelRed Fluorescent Stain
我们进行了单分子拉伸实验和动态光散射（DLS），以表征DNA分子和荧光染料GelRed之间的相互作用。单分子拉伸实验结果表明，当配体浓度达到某一临界浓度时，DNA-GelRed复合物的持续长度随配体浓度的增加而增加，然后随配体浓度的增加而减小。另一方面，络合物的轮廓长度作为GelRed浓度的函数单调增加，表明插层是主要的结合机制。为了表征相互作用的物理化学，我们使用McGhee-von Hippel结合等温线从等高线长度数据提取相互作用的物理化学参数。进行DLS实验以研究通过流体动力学半径测量的DNA-GelRed复合物的有效尺寸作为配体浓度的函数的变化。通过比较流体动力学半径和回转半径的行为，我们发现两种技术所得结果之间存在定性一致性，因为回转半径可以表示为拉伸实验确定的力学参数的函数。
2014-08-13 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Unveiling Crystalline Order from Glassy Behavior of Charged Rods at Very Low Salt Concentrations
本文结合 SAXS、光学实验与模拟，发现极低盐浓度下带电棒状胶体会从向列相直接转变为曾被误认为玻璃态的近晶-B晶体相。
2025-02-26 cond-mat.soft
Ion Conductivity and Correlations in Model Salt-Doped Polymers: Effects of Interaction Strength and Concentration
与仅基于扩散常数计算的理想电导率相比，相关的阴离子和阳离子运动可以显著降低电解质中的总离子电导率。使用粗粒度的分子动力学模拟，我们计算的电导率和不相关的离子运动的程度在盐掺杂的均聚物和嵌段共聚物作为浓度和相互作用强度的函数。在外加电场下从离子迁移率计算电导率与平衡模拟中波动耗散关系的典型使用相比增加了准确性。在典型的电解质中，通常预期阳离子-阴离子运动的相关性在低离子浓度下降低。然而，对于这些具有强离子-聚合物和离子-离子相互作用的聚合物电解质，我们发现当其他变量保持恒定时，相关性在较低浓度下增加。我们发现，这种现象是有关在低浓度下，而不是静态的空间状态的离子聚集或自由离子的分数较慢的离子簇弛豫速率。
2020-01-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Grand-canonical Monte-Carlo simulation of solutions of salt mixtures: theory and implementation
本文提出了一种扩展到模拟混合盐的巨正则蒙特卡罗模拟方法。由于电解质溶液的电中性要求，离子必须成组地添加到系统中或从系统中去除。与常规的Grand Canonical模拟相比，这导致了一些复杂性。本文提出了一种模拟混合盐电解质溶液的配方。然后利用原始离子模型模拟了1：1、2：1和2：2盐或其混合物在不同浓度下的溶液。的电解质溶液的渗透压的计算和线性依赖于模拟的浓度范围内的盐浓度。我们还表明，在相同浓度的二价阴离子，二价阳离子的存在下，更容易插入一价阳离子到系统中。这可以解释在MgCl $_2$盐混合物和MgSO $_4$盐混合物的实验中观察到的一些定量差异。
2017-05-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
