Revisiting the entropic force between fluctuating biological membranes
介导生物膜之间的各种吸引力和排斥力之间的复杂相互作用控制着一系列令人震惊的生物功能：细胞粘附，膜融合，自组装，结合-解结合转变等。在这项工作中，膜之间的熵排斥力-这起源于由于热激发的波动-是严格重新审查分析和通过系统的蒙特卡罗模拟。Freund \cite {Freund13}最近的一项工作对Helfrich \cite{Helfrich78}得出的一个广为接受的结果的有效性提出了质疑。我们发现，与Freund一致，对于小的膜间分离（$d$），熵压标度为$p\sim 1/d $，与Helfrich的结果相反：$p\sim 1/d^3$。对于中间分离，我们的计算与Helfrich的计算一致，最后，对于大的膜间分离，我们观察到指数衰减行为。
2013-09-24 cond-mat.soft
Experimental determination of the entropic potential between supported fluctuating lipid bilayers
利用同步辐射，通过掠入射镜面和离面散射，确定了支撑浮置双层膜之间的相互作用势。我们的测量结果表明，浮动双层显着更多的水合比通常研究的多层膜，因此获得更多的内在性能的膜。在平衡时，相互作用势可以是两个数量级软比以前报道的，这可以解释为弱的静电相互作用，由于小部分（σ ~ 0.001 e $^-$ /nm $^2$）的双层中的电离脂质。我们的数据足够灵敏，可以区分文献中提出的熵排斥的不同函数形式和R的“软”势。Podgornik和V. Parsegian，Langmuir 8，557（1992）最恰当地描述了我们的数据。
2012-05-18 cond-mat.soft
Hybrid simulations of lateral diffusion in fluctuating membranes
本文介绍了一种新的方法来模拟夹杂物在波动膜中的横向扩散。所考虑的系统是由两个动态过程：膜的高度波动和夹杂物沿膜的扩散。虽然膜的波动可以表示在一个动态方程，遵循从海尔弗里希哈密顿量，扩散粒子的动力学描述的朗之万或Smoluchowski方程。在后一个方程中，需要考虑表面的曲率，这使得粒子扩散成为膜波动的函数。在我们的计划中，这些耦合的动力学方程，膜方程和粒子的朗之万方程，数值积分来模拟膜中的扩散。模拟被用来研究的比率的扩散系数投影在一个平面上和膜内扩散系数的情况下，自由扩散。我们比较我们的结果与最近的分析结果，采用预平均近似和分析这种近似的有效性。相关的关联函数的详细模拟研究揭示了一个令人惊讶的大范围内的近似是适用的。
2006-11-21 cond-mat.soft
Fluctuating Nematic Elastomer Membranes: a New Universality Class
本文研究了平面内对称性自发破缺的弹性体膜的平面相。这种状态的特点是简单剪切和软横声子的弹性模量为零。在简谐水平下，面内取向（面内取向）序对热涨落是稳定的，热涨落导致短程面内平移（声子）关联。为了处理热涨落和相关的弹性非线性，我们介绍了两个推广的二维膜在三维空间中的任意D-维膜嵌入在d-维空间，并分析其异常弹性在D=4的扩展。我们发现了一个新的稳定的不动点，控制长尺度性能的弹性体膜。它的特征在于奇异的平面内弹性模量，其作为相关的反比长度尺度的幂律eta_lambda=4-D而消失（例如，波矢量）和有限的弯曲刚度。我们的预测在4维附近是渐近精确的。
2003-02-01 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
Influence of Fluctuating Membranes on Self-Assembly of Patchy Colloids
一个粗粒度的计算模型被用来研究流体膜上的补丁粒子组装成生物相关的结构，由病毒核心和网格蛋白的动机的效果。对于核心，我们证明了一个非单调依赖的促进组装膜刚度。如果膜是显著可变形的，则核被芽包封，尽管这种效应对于非常柔性的膜被抑制。在变形较小的制度，我们没有观察到显着的增强核心，即使是强粘附表面。对于clarthrin样颗粒，我们再次观察到芽的形成，其形态取决于膜的灵活性。
2012-09-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
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
Large-scale simulations of fluctuating biological membranes
我们提出了一个简单的，和物理动机，粗粒度的脂质双层模型，适合微米级的计算机模拟。每一个~25 nm^2的双分子层片都由一个球形粒子代表。模拟疏水缔合力，多粒子相互作用抑制每个球的赤道暴露于其隐含的溶剂环境。高赤道密度的要求稳定了二维结构，而不需要晶体顺序，使我们能够匹配天然脂质膜的弹性和流动性。我们说明了该模型的多功能性和现实主义通过表征膜响应一个刺纳米棒。
2009-10-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamical Coarse-Graining of Highly Fluctuating Membranes under Shear Flow
研究了强剪切流对膜间碰撞稳定的高波动层状体系的影响。平流通过非线性耦合进入单个膜的微观运动方程。在粗粒化的理论为一个单一的双层的碰撞长度的长度尺度，在其中的流体动力学描述适用，一个额外的动力学耦合产生的形式是一个波矢依赖的张力，这是非线性的所施加的剪切速率。这个新的长期后果的影响，强大的流动的层状表面活性剂相的稳定性和动力学。
2002-09-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluid membranes in hydrodynamic flow fields: Formalism and an application to fluctuating quasi-spherical vesicles in shear flow
研究了单流体双层膜在外部流体动力学流场中的动力学行为。确定性的运动方程的配置推导出同时考虑周围液体的粘性耗散和局部不可压缩的膜。对于剪切流中的准球形囊泡，热波动可以纳入一个Langevin型运动方程的变形幅度。该方程的解显示了稳态坦克履带形状的过阻尼振荡方法。倾斜角和弹性的轮廓被确定为过剩面积和剪切速率的函数。数值结果和实验的比较进行了讨论。
1998-09-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Statistical mechanics of a colloidal suspension in contact with a fluctuating membrane
表面效应在受限的胶体体系中普遍存在。在这里，我们报告分散的纳米粒子接近流体膜。关于静态组织的精确结果来自非粘性胶体的稀溶液。结果表明，膜的热波动扩大了密度分布，但平均胶体既不积累也不耗尽表面附近。计算了径向关联函数，由此得到了胶体间的有效对势。这种熵驱动的相互作用与我们熟悉的耗尽相互作用有许多相似之处。它被证明是总是有吸引力的范围控制的膜相关长度。势阱的深度与热能相当，但仅间接取决于膜的刚性。悬浮液的稳定性的后果进行了讨论。
2004-08-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Diffusion through complex confining environments: fluctuating triply periodic minimal surfaces
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg（马格德堡奥托·冯·格里克大学）
研究复杂三维波动环境对测试物体扩散运动的影响，通过相场方法分析膜结构波动对分子扩散的影响，发现波动使膜孔扩大，导致粒子在腔体间跳跃，形成均方位移时间演化中的明显平台。
2026-02-06 cond-mat.soft
A Gaussian model of fluctuating membrane and its scattering properties
本研究构建基于非均匀限幅含时高斯随机场的涨落膜数学模型，可给出通用散射函数解析表达式，经多种散射实验验证，能拟合得到膜结构与动力学相关参数。
2024-04-12 cond-mat.soft physics.chem-ph
Dynamics of Self-Assembly of Model Viral Capsids in the Presence of a Fluctuating Membrane
一个粗粒度的计算模型被用来研究波动的流体膜的动态补丁粒子组装成病毒衣壳样核心的影响。从广泛的参数范围内的模拟结果，显示不同的相互作用强度，膜刚度和膜粘度的影响。此外，水动力相互作用的影响进行了研究。对膜的吸引可以促进组装，包括对于在本体中不发生的子单元相互作用强度，并且还可以减少单核组装时间。膜出芽率强烈增加的流体动力学相互作用。膜的变形速率在确定有限时间产率中是重要的。更高的速率可以减少组装的熵损失，并有助于将子单元朝向彼此引导，但也可能阻止部分芯完成。为了增加亚单元相互作用强度，确定了三种具有不同膜效应的制度。
2013-06-07 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Instability of a fluctuating biomimetic membrane driven by an applied uniform DC electric field
Northwestern University（西北大学）
本文研究直流电场下脂质膜的不稳定性，发现Debye层扰动电荷产生失稳的Maxwell应力，且浓度差增大可抑制不稳定性，与漏电介质模型预测不同。
2025-10-09 cond-mat.soft physics.bio-ph
Mean first passage time of active fluctuating membrane with stochastic resetting
该研究针对带随机重置的一维活性涨落膜，通过福克-普朗克方程与特征线法推导解析解，发现存在最优重置速率，且活性噪声下最优速率远低于热噪声情形，明确了低重置速率下MFPT的标度关系。
2023-03-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamic permeability of fluctuating porous membranes
Laboratoire de Physique de l’École Normale Supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité（巴黎高等师范学院物理实验室）；The Quantum Plumbing Lab (LNQ), École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院量子管道实验室）；Institute of Science and Technology Austria (ISTA)（奥地利科学技术研究所）；Univ. Grenoble Alpes, CNRS, LIPhy（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Institut Laue Langevin（朗之万研究所）
本文提出波动达西模型，研究孔隙波动对多孔膜渗透性的影响，揭示基质波动显著改变流体渗透性，为膜分离优化提供新思路。
2025-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Diffusing proteins on a fluctuating membrane: Analytical theory and simulations
使用分析计算和计算机模拟，我们认为这两个横向扩散的膜蛋白质和波动谱的蛋白质嵌入的膜。膜蛋白通过其自发曲率和弯曲刚度与膜形状相互作用。蛋白质的横向运动可以被看作是在有效电势下的扩散，因此，与自由扩散的情况相比，有效迁移率总是降低的。使用严格的路径积分方法，我们推导出一个解析表达式的有效扩散系数的温度和弯曲刚度的小比例，这是生物学相关的限制。模拟结果与我们的分析结果有很好的定量一致性。对扩散系数的关联函数的分析表明，蛋白质的随机力和膜形状中的响应之间的相关性是导致减少的原因。我们的膜高度相关光谱的定量分析表明，蛋白质-膜相互作用的影响，造成一个明显改变的波矢量依赖相比，一个自由的膜。此外，时间相关性表现出两个相关的时间尺度的系统：膜波动和横向蛋白质扩散，后者通常比前者长得多。我们认为，膜高度相关性的长时间衰减的分析，从而可以提供一种新的手段来确定膜中的蛋白质的有效扩散系数。
2010-01-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamic Implicit-Solvent Coarse-Grained Models of Lipid Bilayer Membranes : Fluctuating Hydrodynamics Thermostat
许多粗粒模型已被开发用于脂质双层膜的平衡研究。为了实现在模拟中访问的长度尺度和时间尺度难以达到完全原子分子动力学，这些粗粒度的模型提供了一个简化的分子自由度的描述，并经常删除完全表示的溶剂自由度。在这种隐式溶剂模型中，溶剂的贡献是通过有效的相互作用项内的自由能的有效潜力。在动力学研究中，常使用朗之万动力学。然而，对于双层内的许多动力学过程，这种方法是不够的，因为它忽略了重要的相关性和动力学的贡献，作为一个结果，将通过溶剂发生的动量转移丢失。为了解决这个问题，我们引入了一个新的恒温器的基础上波动的流体动力学的动态模拟隐式溶剂粗粒度模型。我们的方法将粗粒度的自由度耦合到一个随机连续场，该场同时考虑了溶剂流体动力学和热波动。我们表明，我们的方法捕捉到了重要的相关性，在使用传统的朗之万动力学进行模拟的脂质双层的动力学。对于平面双层片和双层囊泡，我们调查的扩散系数的脂质，空间相关性，和脂质流动的双层内。波动流体力学方法提供了一个很有前途的方式来扩展隐式溶剂粗粒脂质模型用于双层内的动态过程的研究。
2012-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Stochastic elastohydrodynamics of contact and coarsening during membrane adhesion
University of Oslo（奥斯陆大学）
研究通过随机弹性流体动力学方程揭示膜粘附过程中接触与粗化动力学，发现新的弯曲主导粗化机制。
2025-06-13 cond-mat.soft physics.bio-ph
A New Perspective on Thermally Fluctuating 2D Elastic Membranes: Introducing Odd Elastic Moduli and Non-Equilibrium Effects
本文研究具有奇数弹性模量的热涨落二维弹性膜，通过各向同性弹性张量推广引入 $K_{odd}$ 和 $A_{odd}$ 以刻画非平衡主动效应，并利用 Langevin 方程和重正化群分析揭示两种模量在长尺度下的不同影响，同时提出无需粗粒化的新模拟方法。
2023-07-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Heterogeneous biological membranes regulate protein partitioning via fluctuating diffusivity
本文利用朗之万动力学与相场方法模拟异质生物膜，揭示了蛋白质在有序/无序域中的扩散率涨落及亚扩散机制，并定量证明域间扩散率差异、域偏好和分子浓度共同决定蛋白质分配。
2023-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Fluctuating shells under pressure
热波动强烈地改变交联膜的大长度尺度弹性行为，引起尺度依赖的弹性模量。虽然热效应在平膜是很好的理解，许多天然和人工的微结构建模为薄弹性{ \it壳}。壳的非零曲率，这提供了一个尺寸依赖的耦合面内拉伸模式和平面外的起伏之间的平面膜的区别。此外，壳体可以支持其内部和外部之间的压力差。关于热涨落对壳体弹性性质的影响，人们知之甚少。在这里，我们研究的统计力学的形状波动在加压球壳微扰理论和Monte Carlo计算机模拟，明确包括曲率和向内的压力的影响。我们预测波动薄壳下的点压痕和压力引起的变形的新特性。由于热波动的贡献随着壳体半径与厚度的比率的增加而增加，并且当该比率和热能的乘积与壳体的弯曲刚度相比变大时，热波动的贡献占主导地位。当壳体受到较大的均匀向内压力时，热效应增强，当该压力接近壳体的经典屈曲转变时，热效应发散。我们的研究结果是相关的弹性和渗透塌陷的微胶囊。
2012-10-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Interface-mediated interactions: Entropic forces of curved membranes
嵌入波动界面的颗粒会受到由变形和介质热波动引起的力和力矩。考虑一个系统的两个圆柱体绑定到一个流体膜，我们表明，熵的贡献增强了曲率介导的两个圆柱体之间的排斥。这是相反的，通常有吸引力的卡西米尔力的曲率介导的相互作用的情况下。对于大的圆柱之间的距离，我们检索的重整化的表面张力的平膜由于热涨落。
2011-05-28 cond-mat.soft physics.bio-ph
Statistical mechanics of the flexural Ising model in $D$ dimensions
针对嵌入高维空间的弹性晶格 Ising 模型，本文用 $\varepsilon=4-D$ 重整化群分析自旋—弹性耦合，证明二维膜在三维空间中该耦合在长波长下相关。
2024-10-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuations of elastic interfaces in fluids: Theory and simulation
我们研究了弹性界面-膜-浸没在热激发流体中的动力学。这项工作包括三个组成部分：数值方法的发展，一个纯理论的方法，数值模拟。在发展数值方法时，我们首先讨论了界面和周围流体之间的动力学耦合。然后提出一个参数，概括了单弛豫时间格子玻尔兹曼方法的模拟流体力学界面，包括边界的弹性性质。概述了新方法的实施，并通过模拟球形气泡的静态行为和弯曲波的动态来测试。利用涨落耗散定理，解析地得到了热涨落膜的平衡频率功率谱和激励的关联函数。同时，推导了膜粗糙化的非平衡标度性质，得到了描述界面生长的标度律W^2（L，T）=L^3 g[t/L^（5/2）]，其中W，L和T分别为界面宽度，系统线性尺寸和温度，g为标度函数.最后，模拟了热脉动膜的现象，并恢复了频率功率谱，证实了波动的关联函数的衰减。作为波动的弹性界面的进一步数值研究，非平衡制度再现初始化系统作为一个界面浸没在热预激发流体。
2000-06-14 cond-mat.soft nlin.CG
Active interface growth and pattern formation in membrane-protein systems
最近的实验观察图案在活细胞的膜的启发，我们提出了一个通用模型的动力学波动的界面驱动的颗粒状夹杂物，刺激其生长。我们发现，界面和夹杂物动力学之间的耦合产生微相分离和行波的自组织。这些模式与上述肌动蛋白-蛋白质系统实验中发现的模式惊人地相似。我们的研究结果进一步表明，积极的增长动力学不属于Kardar-Parisi-Zhang普适类增长接口，而是显示一种新的叠加平衡样缩放和持续振荡。
2018-05-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Simulation of Stochastic Non-Equilibrium Thermal Effects of Particle Inclusions within Fluid Interfaces and Membranes
本文提出流体界面中主动/被动粒子非平衡统计力学的理论建模与随机模拟方法，通过解析算子分解高效生成涨落场，揭示粒子加热与热梯度对流体动力学涨落的影响。
2024-10-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Statistical mechanics of thin spherical shells
我们探讨如何热波动影响薄的非晶球壳的力学。在具有剪切模量的平坦膜中，热波动以尺度依赖的方式增加抗弯刚度并降低面内弹性模量。对于球壳来说，这仍然是正确的。然而，额外的耦合之间的壳曲率，局部面内拉伸模式和局部面外起伏，导致新的现象。在球壳中，热波动产生与半径相关的负有效表面张力，相当于施加向内的外部压力。通过调整重整化群计算，以允许一个球形的背景曲率，我们表明，虽然小的球形壳是稳定的，足够大的壳被这种热产生的“压力”粉碎。这种壳可以通过向外渗透压来稳定，但是有效壳尺寸随着向外压力的增加而非线性地增长，具有相同的普适幂律指数，其表征波动的平坦膜对均匀张力的响应。
2016-06-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
