On the Kinetics of Body versus End Evaporation and Addition of Supramolecular Polymers
虽然特定路径动力学理论对于描述和理解可逆聚合动力学是至关重要的，但它们原则上以具有大量系统特定参数为代价。在这里，我们构建了一个动态朗道理论来描述激活的线性超分子自组装的动力学，这大大减少了参数的数量，仍然描述了大多数有趣的和通用的行为的系统在手。这种现象学方法取决于这样的事实，即如果成核，聚合转变类似于相变。我们能够描述滞后，过冲，下冲和存在的滞后时间之前，聚合起飞，并查明观察这些类型的现象在组装和拆卸动力学所需的条件。我们认为，唯象动力学参数在我们的理论是一个途径控制器，即，它控制发生自组装的分子途径的相对重量。
2017-07-03 cond-mat.soft
Self-assembly in solution of a reversible comb-shaped supramolecular polymer
我们报道了一步合成的聚异丁烯与双脲部分在中间的链。在低极性溶剂中，该聚合物通过氢键自组装形成具有中心氢键主链和聚异丁烯臂的梳形聚合物。梳状骨架可以可逆地断裂，因此，其长度可以通过改变溶剂、浓度或温度来调节。此外，我们已经证明，庞大的侧链有强烈的影响，自组装模式和长度的骨干。最后，通过简单地与低摩尔质量的双脲混合，可以降低臂的密度。
2010-05-28 cond-mat.soft
Off-lattice Monte Carlo Simulation of Supramolecular Polymer Architectures
我们引入了一个有效的，可扩展的蒙特卡罗算法来模拟自由连接和离散蠕虫状链的交联体系结构。键的运动是基于离散的tracket结构，其影响构象的变化，完全保持固定长度的限制，所有的债券。该算法再现已知的端到端的距离分布简单，易于分析的交联刚性和自由连接的聚合物的系统，并用于确定有效的持久性长度的短束的半柔性蠕虫状链，相互交联。它揭示了一个可能的调节机制在捆绑网络：有效的持久性束控制的连接密度。
2010-12-24 cond-mat.soft
Monolayer Structure of Supramolecular Antagonistic Salt Aggregates
推测存在的单分子层的拮抗盐在油-水混合物留下了一些悬而未决的问题，除了他们的假设存在，包括他们的微观结构和稳定机制。在这里，我们模拟自发形成的超分子聚集体的拮抗盐四苯硼钠（NaBPh $_4$）在水和3-甲基吡啶（3-MP）在原子水平。我们表明，事实上，lamphalus形成的阴离子，由3-MP和水合钠抗衡离子包围的单分子层。要了解哪些热力学力驱动的聚集，我们比较了全原子模型与简化的盐，并表明，强疏水效应授予的大排除体积的阴离子，连同静电排斥，足以解释单分子lamydia的稳定性。
2021-03-18 cond-mat.soft
A new configurational bias scheme for sampling supramolecular structures
我们提出了一个新的模拟方案，它允许一个有效的采样的可重构的超分子结构的聚合物结构功能化的反应性结合位点。该算法是基于Siepmann和Frenkel的构型偏置方案，并通过改变超分子网络的拓扑结构的可能性，由非局部蒙特卡罗算法提供动力。这样的计划是通过一个多尺度的建模，合并粗粒度的模拟，描述典型的聚合物构象，与实验结果占自由能项参与的活性位点的反应。我们测试的新算法的系统的DNA涂层胶体，我们计算的杂交自由能成本与绑定的单链DNA终止的互补核苷酸的短序列。为了证明我们的方法的多功能性，我们还考虑了由受体功能化的聚合物，其结合由配体修饰的表面。特别是，我们计算吸附的聚合物的状态密度作为形成的配体-受体复合物的数量的函数。这样的量可以用于研究吸附的聚合物的构象特性，当设计具有定制特性的吸附时有用。我们成功地比较结果与平均场论的预测。我们相信，所提出的方法将是一个有用的工具，调查超分子结构所产生的功能化聚合物之间的直接相互作用，有效的数值方法的调查仍然缺乏。
2014-12-09 cond-mat.soft
Dynamic Landau Theory for Supramolecular Self-Assembly
尽管路径特异性动力学理论对于描述和理解可逆聚合动力学是根本重要的，但它们原则上以具有大量系统特异性参数为代价。在这里，我们构建了一个动态朗道理论来描述激活的线性超分子自组装的动力学，这大大减少了参数的数量，仍然描述了大多数有趣的和通用的行为的系统在手。这种现象学方法取决于这样的事实，即如果成核，聚合转变类似于相变。我们能够描述滞后，过冲，下冲和存在的滞后时间之前，聚合需要0？，并指出了在装配和拆卸动力学中观察这些类型的现象所需的条件。我们认为，唯象动力学参数在我们的理论是一个途径控制器，即，它控制着发生自组装的分子途径的相对重量。
2016-05-23 cond-mat.soft
Random, blocky and alternating ordering in supramolecular polymers of chemically bidisperse monomers
作为理解分子或化学多分散性在自组装中的作用的第一步，我们提出了一个粗粒度的模型，该模型描述了在含有两个自组装物种的溶液中自发形成的准线性聚合物。我们的理论框架是基于一个两个组件的自组装伊辛模型，其中的双分散性参数化的结合自由能的强度，取决于参与配对相互作用的单体物种。取决于所涉及的结合自由能的相对值，形成包括两种组分的组装体的不同形态，表现出顺磁性、铁磁性或反铁磁性类顺序，即，组件中两种组分的随机、块状或交替排序。分析模型的情况下，铁磁有序，这是最实际的兴趣，我们发现，从最小的组装条件的过渡到那些特征在于强聚合可以描述的临界浓度，取决于两个物种的浓度比。有趣的是，组装体中单体的分布与原始分布不同，即，加入系统的两种组分的浓度比。具有较小结合自由能的单体在短组装体中更丰富，并且具有较大结合亲和力的单体在长组装体中更丰富。在某些条件下，两种组分聚集成单独的超分子聚合物物种，并且在该意义上相分离。我们发现强烈的偏离预期的增长规律的超分子聚合物，即使是适度的第二个组件，只要它是化学上足够不同的主要。
2012-03-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Random, blocky and alternating ordering in supramolecular polymers of chemically bidisperse monomers
作为理解分子或化学多分散性在自组装中的作用的第一步，我们提出了一个粗粒度的模型，该模型描述了在含有两个自组装物种的溶液中自发形成的准线性聚合物。我们的理论框架是基于一个两个组件的自组装伊辛模型，其中的双分散性参数化的结合自由能的强度，取决于参与配对相互作用的单体物种。取决于所涉及的结合自由能的相对值，形成包括两种组分的组装体的不同形态，表现出顺磁性、铁磁性或反铁磁性类顺序，即，组件中两种组分的随机、块状或交替排序。分析模型的情况下，铁磁有序，这是最实际的兴趣，我们发现，从最小的组装条件的过渡到那些特征在于强聚合可以描述的临界浓度，取决于两个物种的浓度比。有趣的是，组装体中单体的分布与原始分布不同，即，加入系统的两种组分的浓度比。具有较小结合自由能的单体在短组装体中更丰富，并且具有较大结合亲和力的单体在长组装体中更丰富。在某些条件下，两种组分聚集成单独的超分子聚合物物种，并且在该意义上相分离。我们发现强烈的偏离预期的增长规律的超分子聚合物，即使是适度的第二个组件，只要它是化学上足够不同的主要。
2012-04-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Impact of Charged Surfaces on the Structure and Dynamics of Polymer Electrolytes: Insights from Atomistic Simulations
聚合物电解质作为下一代锂离子电池和锂金属电池的固体电解质被广泛研究。然而，很少有人知道的结构和动力学性质的聚合物电解质接近电极表面。本文通过分子动力学模拟研究了限制在两个带相反电荷的类石墨电极之间的PEO-LiTFSI聚合物电解质。考虑了$σ_S = 0$、$\pm 0.5$和$\pm 1$ $e$ /nm $^2$的三种不同的表面电荷。在充电时，观察到非常强的和组件特定的分层。只有在表面电荷最高时，锂离子才会去溶剂化并与负极直接接触。层结构随着自由能势垒的出现而出现，这导致锂离子动力学的减少，如通过空间分辨均方位移量化的，校正漂移分量。已知对于聚合物电解质中的长距离锂离子传输非常重要的链间转移对于锂离子在不同层之间的转变没有显著作用。
2021-11-03 cond-mat.soft physics.chem-ph
Hydrogen bonding exchange and supramolecular dynamics of monohydroxy alcohols
本研究揭示单羟基醇中间时间尺度的氢键动力学与超分子弛豫的关联，通过流变、介电谱及核磁共振实验结合理论分析，验证氢键交换对Rouse型超分子动力学的截断作用并支持活性聚合物模型。
2023-08-28 cond-mat.soft
Light-induced deformation of side-chain azo-polymer: Insights from atomistic modeling
Leibniz Institute of Polymer Research Dresden（德累斯顿莱布尼茨聚合物研究所）
本研究通过原子级建模首次揭示了光诱导azo聚合物变形的微观机制，建立了宏观参数与分子结构的关系，并为介观变形现象提供了理论桥梁。
2025-11-24 cond-mat.soft
Adhesion and non-linear rheology of adhesives with supramolecular crosslinking points
软质超分子材料是设计创新和高度可调粘合剂的希望所在。这些材料由通过强相互作用部分官能化的聚合物链组成，所述部分有时被称为“粘着剂”。为了系统地研究缔合基团的存在对超分子胶粘剂脱粘性能的影响，一系列的超分子模型系统已被表征的探针粘性测试。这些模型材料，由线性和低分散性的聚（丙烯酸丁酯）链官能化的中间由一个单一的三脲贴纸，能够自关联的六个氢键和范围内的分子量（Mn）在5和85公斤/摩尔之间。相同材料的线性流变学和纳米结构（称为“PnBA 3U”）是先前研究的对象1，2。在室温下，聚合物通过氢键缔合形成棒状聚集体，当\textless{}为40 kg/mol时，聚集体呈束状，表现出软弹性材料的性质（G' \textgreater{}、\textgreater{} G“和G'~ $ω$ 0）。对于更高的Mn，长丝随机取向和聚合物显示出交叉向粘性行为，虽然终端松弛没有达到实验频率窗口。然而，所有这些材料显示出相似的粘合性能，其特征在于内聚失效模式和低脱粘能（对于100 $μ$ m/s的脱粘速度，W adh \textless{} 40 J/m 2）。在粘附力测试过程中观察到的剥离机制已经详细研究了我们的第3组开发的图像工具分析。在剥离过程中，由在粘合剂层中生长的空腔覆盖的投影面积的测量可用于估计空腔壁中的真实应力，从而表征在粘合力测试本身期间薄层的原位大应变变形。该分析特别揭示了Mn \te…
2016-12-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Mesoscopic modelling of bio-compatible PLGA polymers with coarse-grained molecular dynamics simulations
本研究针对聚合物材料设计缺乏准原子级精度粗粒化模型的问题，提出基于通用参数化策略的PLGA聚合物CG模型，经原子级模型验证具备定量一致性，可拓展模拟尺度至实验级别。
2024-10-30 cond-mat.soft physics.chem-ph
Exciton bimolecular annihilation dynamics in supramolecular nanostructures of conjugated oligomers
我们提出了飞秒瞬态吸收测量$π$共轭超分子组装体在高泵注量制度。用脲基- \emph{s} -三嗪（MOPV）单官能化的低聚物（\emph{p} -亚苯基亚乙烯基）在低于75 ℃的十二烷溶液中以$^{\circ}$ M的浓度自组装成手性叠层.我们观察到激子双分子湮灭MOPV堆栈在高激发注量，由$1^1$ B $_{u}$ -激子光谱特征的随注量的衰减，并通过时间和波长积分光致发光（PL）强度的次线性注量依赖性。这两个特征在MOPV溶液中不太明显，其中相平衡明显偏离超分子组装，略低于转变温度。应用介观速率方程模型从瞬态吸收和PL信号的激发注量依赖性中提取双分子湮灭速率常数。结果表明，双分子湮没率很高，与时间呈平方根关系。激子湮灭是激子快速扩散和共振能量转移共同作用的结果。这里研究的超分子纳米结构具有介于分子聚集体和聚合物半导体之间的电子性质。
2003-11-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effects of Dynamic Bonds on the Kinetic Pathways of Supramolecular Diblock Copolymers Disorder-Order Transition
本研究通过smart Monte Carlo模拟和string method，对比了超分子与共价二嵌段共聚物的无序-有序转变动力学，发现可逆超分子相互作用导致三种不同的转变路径，且自由能能垒与超分子比例强相关，A-B相互作用与结合能共同决定动力学路径和平衡结构。
2025-04-02 cond-mat.soft
Dynamics and Rheology of Polymer Melts via Hierarchical Atomistic, Coarse-grained, and Slip-spring Simulations
提出了一种用于预测高分子量缠结聚合物熔体的动力学和流变学性质的分层（三重尺度）模拟方法。该方法包括原子，中等粗粒度（mCG），和高度粗粒度的滑簧（SLSP）模拟。在mCG水平上，一些化学键合的原子被集中到一个粗晶粒中。在这个层次上，原子系统的化学身份和链间拓扑约束（纠缠）被保留。通过迭代玻尔兹曼反演，将mCG模型的局部结构分布与原子模型的局部结构分布相匹配，得到mCG势。为了匹配mCG和原子动力学，mCG时间由时间缩放因子缩放，其补偿mCG模型的单体摩擦系数低于原子模型的单体摩擦系数。在SLSP水平上，聚合物链的多个Kuhn链段由一个粗粒珠表示。珠粒之间非常软的非键合相互作用不能防止链交叉，因此不能捕获缠结。拓扑约束由滑动弹簧表示。在SLSP模型中使用了一个补偿对势，以保持大分子的静态性质在引入滑簧后不变。在此基础上，确定了SLSP模型的静态和动态参数。特别是，匹配的方向自相关的端到端的矢量，我们确定的滑簧的数量和校准的时间尺度的SLSP模型。作为测试案例，在413 K下将分级方法应用于$cis$-1，4-聚丁二烯（cPB）。cPB熔体的动力学性质的计算范围很广的分子量。计算结果进行了比较，发现在良好的协议，与文献中的实验数据。
2021-01-22 cond-mat.soft
Hierarchical modeling of polystyrene melts: From soft blobs to atomistic resolution
我们证明，分层的backmapping策略，将通用的斑点为基础的模型可以平衡熔体的高分子量聚合物，描述与化学特定的，原子，模型。这些策略背后的中心思想是首先用大的软滴（球）链来表示聚合物，并在介观尺度上有效地平衡熔体。然后，逐步重新插入更详细模型的自由度。当到达原子描述时，过程终止。重新插入在计算上是可行的，因为细粒熔体必须仅局部地重新平衡。为了开发该方法，我们选择具有足够复杂性的聚合物。我们考虑聚苯乙烯（PS），其特征在于立体化学和庞大的侧基。我们的backmapping策略桥梁介观和原子尺度，将一个斑点为基础的，适度CG，和联合原子模型的PS。我们证明，通用的斑点为基础的模型可以参数化重现一个特定的聚合物的介观性质-这里PS。适度CG模型捕获立体化学。为了执行反向映射，我们改进和调整了几个细粒度技术。我们证明了平衡的backmapped PS熔体比较其结构和构象的性能与参考数据从较小的系统，平衡效率较低的方法。
2018-08-09 cond-mat.soft
Monte Carlo algorithm based on internal bridging moves for the atomistic simulation of thiophene oligomers and polymers
我们引入了一个强大的蒙特卡罗（MC）算法的原子模拟的大规模模型的寡聚和聚噻吩重新设计MC移动最初开发的相当简单的聚合物结构和架构，如线性和支化的聚乙烯，占噻吩单体的环结构。实施的基本MC移动包括末端噻吩环的偏压爬行、内部噻吩环的翻转、末端噻吩环的旋转、三个噻吩环的协同旋转、整个分子的刚性平移、整个分子的旋转和体积波动。在实施的所有动作，我们假设噻吩环原子保持刚性和严格的共面;另一方面，环间扭转和键弯曲角保持完全灵活的适当的势能函数。在足够高的温度下，使用新算法对重要的噻吩低聚物α-六噻吩（α-6T）进行测试模拟（在其各向同性到双晶相变之上）使用专门为这项工作的目的开发的新的联合原子模型，构象和结构性质与详细的原子分子动力学（MD）结果非常接近使用全原子模型进行模拟。新的算法是特别有前途的探索丰富的（和很大程度上未开发的）相行为和纳米级有序的非常长的（也更复杂）噻吩为基础的聚合物，不能解决传统的MD方法，由于在这些系统中的链动力学特征的极长的弛豫时间。
2018-07-04 cond-mat.soft
Thermoreversible Associating Polymer Networks: I. Interplay of Thermodynamics, Chemical Kinetics, and Polymer Physics
混合分子动力学/蒙特卡罗模拟用于研究非缠结的热可逆缔合超分子聚合物的熔体。在这一系列论文的第一篇中，我们描述并验证了一个模型，该模型有效地分离了热力学和化学动力学对这些系统的动力学和力学的影响，并且可扩展到任意非平衡状态和非线性力学性质。我们研究了模型的静态（和非均相）动力学，非平衡化学动力学和机械性能。我们的许多结果可以理解为从扩散限制到动力学限制的粘键复合的交叉，这既影响聚合物物理，也受其影响。e.父链的连通性。
2009-11-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Atomistic Framework for Glassy Polymer Viscoelasticity Across Twenty Frequency Decades
University of Milan（米兰大学）；University of Göttingen（哥廷根大学）；Graz University of Technology（格拉茨工业大学）；Polymer Competence Center Leoben GmbH（莱奥本聚合物能力中心有限公司）；US Army DEVCOM Army Research Laboratory（美国陆军DEVCOM陆军研究实验室）
本文提出了一种原子框架，用于在二十个频率十倍范围内表征玻璃态聚合物的粘弹性行为，通过结合广义兰格方程和时间依赖记忆核，实现了多尺度的粘弹性响应分析。
2026-03-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Self-assembling multiblock amphiphiles: Molecular design, supramolecular structure, and mechanical properties
我们进行非晶格，规范系综分子动力学模拟的自组装的长链段共聚物组成的交替，可调的吸引力和疏水性{ \em粘合剂}域，连接的亲水性{ \em连接器}链的长度可以单独控制。在这样的系统中，分子的分子设计直接决定了能量和熵趋势之间的平衡。我们确定了该系统的结构相图，它显示了塌陷状态（由有吸引力的连接器的能量为主），溶胀状态（由无规卷曲连接器的熵为主）以及中间网络水凝胶相，其中长分子表现出部分塌陷到{ \em单分子网络}状态。我们提出了这个网络相的连接性和空间结构的分析，并将其基本拓扑结构的力学性能，使用修改后的橡胶弹性模型。机械性能的进一步特征在于在振荡流变测量的直接计算实施。我们发现，它是可能的，以优化机械性能的分子设计，这可能指向的方式，使最佳的机械使用的组成聚合物的新型合成。
2015-07-20 cond-mat.soft physics.comp-ph
Mapping atomistic to coarse-grained polymer models using automatic simplex optimization to fit structural properties
我们开发了聚（乙烯醇）和聚（丙烯酸）低聚物的粗粒力场。在这两种情况下，一个单体被映射到一个粗粒珠。新的力场被设计成与这些聚合物的原子模拟得到的各种径向分布函数等结构特性相匹配。因此，以考虑尽可能多的原子信息的方式构建映射。在技术方面，我们的方法包括一个单纯形算法，用于自动优化非粘结参数以及粘结参数。除了它们相似的构象（仅官能侧基不同），聚（丙烯酸）被选择为在水溶液中，而不是聚（乙烯醇）熔体。对于聚乙烯醇来说，非优化的键角势与特殊的、优化的非键势结合起来就足够了。这里不需要施加扭转电势。对于聚（丙烯酸），我们表明，径向分布函数的每个峰通常是由一些特定的模型参数（S）。键角参数的优化是必不可少的。粗粒力场再现了原子模型的回转半径。作为第一个应用程序，我们使用力场来模拟较长的链，并比较流体动力学半径与实验数据。
2000-08-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spreading Dynamics of Polymer Nanodroplets
采用分子动力学模拟研究了聚合物液滴的铺展。为了研究前体足和本体液滴两者的动力学，使用珠-弹簧模型模拟约200，000个单体的大液滴，所述珠-弹簧模型用于每个链的链长为10、20和40个单体的聚合物。我们比较平坦和原子表面上的传播，链长效应，以及不同的应用程序的朗之万和耗散粒子动力学恒温器。我们发现扩散行为的前体脚和良好的协议与分子动力学模型的液滴扩散使用平面和原子表面。尽管大的系统尺寸和较长的模拟时间相对于以前的模拟，我们没有发现任何证据的流体动力学行为的扩散液滴。
2003-08-08 cond-mat.soft
Resolving Dynamic Properties of Polymers through Coarse-Grained Computational Studies
耦合的长度和时间尺度决定了聚合物的动态行为，并成为其独特粘弹性的基础。为了解决长时间的动态，必须确定必须正确建模的时间和长度尺度。在这里，我们探测同时保留重要的原子细节和访问大的长度和时间尺度所需的粗粒化的程度。粗粒化的程度反过来又设定了在定义聚合物性质和动力学中起作用的最小长度尺度。使用线性聚乙烯作为一个模型系统，我们探讨如何粗粒化规模影响测得的动态。使用迭代玻尔兹曼反演从完全原子熔体模拟中推导出每个粗粒珠具有2-6个亚甲基的粗粒势。我们表明，原子的细节是捕捉大尺度动态的关键。使用这些模型，我们模拟聚乙烯熔体超过500 μs的时间，研究良好缠结的聚合物链的粘弹性。
2016-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
An analytical coarse-graining method which preserves the free energy, structural correlations, and thermodynamic state of polymer melts from the atomistic to the mesoscale
粗粒化模型在多个长度尺度上的结构和热力学一致性对于使用中尺度描述的多尺度建模和分子动力学模拟的预测作用是必不可少的。我们的方法是一个粗粒度的模型，基于积分方程理论，它可以代表聚合物链在可变水平的化学细节。该模型是分析和依赖于分子和热力学参数的研究中的系统，以及在直接的关联函数在k -> 0的限制，c 0。PRISM积分方程的数值解用于通过调整有效硬球直径d的值来确定c 0，以与预测的状态方程一致。这个单一的量参数化的粗粒度的潜力，这是用来执行中尺度模拟，直接与原子级模拟相同的系统。我们测试我们的粗粒度的形式主义，通过比较结构的相关性，等温压缩性，状态方程，亥姆霍兹和吉布斯自由能，势能和熵使用联合原子和粗粒度的描述。我们发现定量的热力学性质的分析形式主义之间的协议，和分子动力学模拟的结果，独立于所选择的代表性水平。在中尺度描述中，软粒子相互作用的势能变成粗粒坐标中的自由能，其在所有描述水平上保留来自理想气体的过量自由能。联合原子和介观尺度描述之间的结构一致性意味着描述之间的相对熵已被最小化，而无需任何变分优化参数。该方法具有普遍性，适用于不同热力学条件下的任何聚合物体系。
2014-07-03 cond-mat.soft
Accurate modeling approach for the structural comparison between monolayer polymer tubes and single-walled nanotubes
在最近的计算研究中，我们发现在一定的模型参数范围内，吸附在纳米线上的粗颗粒聚合物具有高度结构化的基态。这些管状结构显示，即使在第一眼，令人兴奋的形态相似性已知的原子纳米管，如单壁碳纳米管。为了以系统的方式解释这些相似性，我们对具有各种参数设置的粗粒度聚合物模型进行了额外的详细和广泛的模拟。我们在这里展示了这一点，并解释了为什么原子纳米管的标准几何模型不适合解释这些研究的结果。事实上，聚合物纳米管的一般结构行为，以及以前的具体观察，只能通过应用最近开发的多面体管模型来解释。
2011-03-09 cond-mat.soft
Dynamical heterogeneities in non-entangled polystyrene and poly(ethylene oxide) star melts
星型聚合物由于其内部结构的原因，可以表现出非均匀的动力学行为。在这项工作中，我们采用原子分子动力学模拟研究非纠缠的聚苯乙烯和聚（环氧乙烷）星形熔体的平移运动。我们专注于从多臂星形架构起源的本地异质动力学和量化的分子内动力学梯度。通过检查的平移运动的顺序的库恩长度的长度尺度，我们的目标是找到共同的特点，研究化学和提供一个关键的和直接的比较与聚合物动力学的理论模型。我们讨论了所观察到的趋势，相对于连续劳斯模型调整的星形架构。两个版本的劳斯模型进行检查：一个假设均匀摩擦的每一个劳斯珠和另一个考虑较大的分支点摩擦。除了相邻珠子之间的链连接性之外，两个版本都忽略了链之间的相互作用。尽管可以容忍的模拟数据的描述，没有模型出现准确地反映流动性梯度。这里采用的详细的定量原子模型之间的差距桥梁的理论和一般的，粗粒模型的星形聚合物，缺乏不可缺少的化学细节。
2020-12-22 cond-mat.soft physics.chem-ph
Coarse-Graining Simulation Approaches for Polymer Melts: Range of Potential and Computational Efficiency
积分方程粗粒化（IECG）方法是一种很有前途的高层次聚合物熔体粗粒化（CG）方法，具有从软球到多个CG点的可变分辨率，在原子级模拟中保持了结构和热力学特性。与原子描述相比，粗粒化的过程导致更平滑的自由能表面，更长范围的电势，给定聚合物的相互作用位点的数量减少等等。由于这些变化对CG模型的计算效率具有竞争性影响，因此在研究CG分子动力学模拟中粗粒化对计算速度的影响时需要注意。例如，治疗长程CG相互作用需要选择的截止距离，包括有效的CG潜力和力的吸引力的一部分。特别是，我们展示了如何复杂的性质的有效CG潜力的范围和曲率，选择一个合适的CG时间步长，选择的截止距离，分子动力学算法，和光滑的CG自由能表面影响IECG模拟的效率。通过与相对短链聚合物熔体的原子模拟的直接比较，我们发现，整体计算效率是最高的最高水平的CG（软球），与整体改善的计算效率约为$10^6-10^8$为各种CG水平/分辨率。因此，IECG方法在聚合物体系的分子动力学模拟中具有重要的应用。最后，利用标准的空间分解算法，IECG模拟的并行可扩展性，为不同级别的CG。最佳的并行缩放观察到一个合理的大量的处理器。
2018-07-20 cond-mat.soft
Timescale bridging in atomistic simulations of epoxy polymer mechanics using non-affine deformation theory
本文利用非仿射晶格动力学框架研究交联环氧体系在宽频率范围内的粘弹性响应，成功桥接模拟与实验之间超过6个数量级的时间尺度差距，并揭示非仿射位移和内应力对低频模量的关键影响。
2024-06-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Reaction kinetics of coarse-grained equilibrium polymers: a Brownian Dynamics study
自组装的线性结构如巨大的圆柱形胶束或在溶液中堆积在柔性柱中的分散分子是多分散聚合物溶液的系统，这些超分子聚合物具有平衡的长度分布，这是链的随机断裂和链的融合之间竞争产生更长链的结果。在目前的工作中，我们回顾了这些“平衡聚合物”的基本理论概念和一些重要的模拟方法所获得的结果。我们提出了一个新的版本的介观模型在连续空间的基础上珠和FENE弹簧聚合物模型，这是由布朗动力学和Monte-Carlo绑定/非绑定可逆变化的相邻单体在空间中，其特征在于由一个尝试频率参数。对于一个稀释和一个适度的半稀释状态点，这两个对应于动态非纠缠制度，动力学性质被发现依赖于$ω$通过有效寿命$τ_b$的平均尺寸链，反过来，产生的平均场动力学模型的动力学反应系数由Cates。简单的动力学理论似乎工作时间$ t \geq τ_b$，而在较短的时间，观察到强的动力学相关效应。
2006-04-11 cond-mat.soft
Bacterial cell death: Atomistic simulations reveal pore formation as a mode of action of structurally nano engineered star peptide polymers
本文通过原子级分子动力学模拟揭示了交替嵌段和随机SNAPPs与脂质双层相互作用并导致成孔形成、进而引起细菌细胞死亡的逐步分子机制，为优化SNAPPs结构以对抗多重耐药菌提供了基础。
2024-04-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Quantitative Study of Polymer Dynamics Through Hierarchical Multi-scale Dynamic Simulations
聚合物材料的长时间动力学在过去已经通过各种实验技术和计算机模拟进行了广泛的研究。虽然计算机模拟通常处理通用的简化模型，但实验处理特定的化学物质。在这封信中，我们提出了一个层次的方法，结合原子和粗粒度的模拟定量研究聚合物动力学。作为一个例子，我们预测无规聚苯乙烯熔体的分子量相关的聚合物加工（高达50kDa），没有任何可调参数的扩散系数，并比较实验结果。
2008-09-09 cond-mat.soft
Determination of Glass Transition Temperature of Polyimides from Atomistic Molecular Dynamics Simulations and Machine-Learning Algorithms
玻璃化转变温度（$T_{\text{g}}$）在控制聚合物的机械和热性能方面起重要作用。聚酰亚胺是一类重要的聚合物，由于其优异的耐热性和机械强度而具有广泛的应用。因此，高度期望预测聚酰亚胺$a~priori$的$T_{\text{g}}$的能力，以加快具有目标性质和应用的新聚酰亚胺聚合物的设计和发现。在这里，我们探索了三种不同的方法来计算$T_{\text{g}}$的聚酰亚胺通过全原子分子动力学（MD）模拟或预测$T_{\text{g}}$通过使用机器学习算法分析现有的数据从文献中生成的数学模型。我们的模拟表明，可以通过检查简单气体分子在聚酰亚胺中的扩散系数作为温度的函数来确定$T_{\text{g}}$，并且结果与从聚合物密度与温度的数据中得出的结果相当，并且实际上更接近可用的实验数据。此外，用机器学习算法导出的$T_{\text{g}}$的预测模型可用于在约20度的不确定度内成功地估计$T_{\text{g}}$，即使对于尚未实验合成的聚酰亚胺也是如此。
2020-01-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
Modeling sequence-specific polymers using anisotropic coarse-grained sites allows quantitative comparison with experiment
某些序列的类肽聚合物（肽的合成类似物）通过在空气-水界面处的吸附、压缩和塌陷的非平衡组装途径组装成双层纳米片。与生物学和材料科学中的其他大规模动态过程一样，了解这种超分子组装过程的细节需要一种建模方法，该方法可以在广泛的长度和时间尺度上捕获行为，从单个侧链波动的行为到聚合物组装进化的行为。在这里，我们证明了一种新的粗粒度建模方法是准确的，计算效率足以做到这一点。我们的方法只使用了最少数量的粗粒度的网站，但保留独立波动的取向自由度为每个网站。这些取向的自由度使我们能够准确地参数化键合和非键合的相互作用，并生成具有足够精度的全原子配置，以执行原子散射计算，并与全原子模拟接口。我们已经使用这种方法来重现所有可用的实验X射线散射光谱（堆叠的纳米片，以及吸附在空气-水界面和溶液中的类肽），以解决负责这些傅立叶空间特征的微观真实空间结构。通过与全原子模拟接口，我们还为未来跨尺度双向通信的序列特异性聚合物的多尺度模拟奠定了基础。
2014-09-30 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Self-Consistent-Field Study of Adsorption and Desorption Kinetics of Polyethylene Melts on Graphite and Comparison with Atomistic Simulations
基于自洽场论和动态修正的过渡态理论，提出了一种估算末端约束链（如交联或缠结）从聚合物熔体到固体基质上的吸附和脱附速率的方法。这种方法在聚乙烯/石墨系统上进行了测试，其中整个方法通过原子详细的分子模拟进行参数化。对于短链熔体，这仍然可以解决分子动力学模拟与合理的计算资源，自洽场的方法给出了预测的吸附和解吸速率常数是令人满意的接近分子动力学估计。
2015-02-20 cond-mat.soft
Polymer electrolytes in strong external electric fields: Modification of structure and dynamics
我们提出了一个广泛的原子分子动力学模拟研究的结果，聚（环氧乙烷）（PEO）掺杂的锂-双（三氟甲烷）磺酰亚胺（LiTFSI）盐的影响下，外部电场强度高达$1\,$ V/nm。的动机源于最近的实验报告的迁移率的非线性响应的电场在这样的电解质系统中的应用和引起的猜测场诱导的聚合物链的排列，创建通道状的结构，促进离子通过。因此，我们系统地研究了电场对锂配位环境，聚合物结构以及离子输运性质的影响，并进一步提出了一个程序来量化结构和动力学观测值对外电场的敏感性。我们的研究揭示了确实是一个线圈拉伸转换的PEO股随着并发的非线性行为的动态性能。然而，从研究的时间响应的未扰动的电解质系统的现场应用，我们能够排除结构条件的离子传输增强，并令人惊讶地观察到放缓。提供了一个微观的理解。
2020-10-21 cond-mat.soft physics.chem-ph
Monte Carlo SImulation of Polymers: Coarse-Grained Models
粗粒度的模拟模型消除了微观自由度，并通过简化的结构表示聚合物。先验地，可以区分两类粗粒度模型：那些为特定聚合物设计并在一定程度上反映底层原子细节的模型，以及那些仅保留聚合物链的最基本特征（链连接性，短程排斥体积相互作用等）的模型。在这篇综述中，我们主要集中在第二类通用的聚合物模型，而第一类特定的粗粒度模型只是简单地触及。
2004-07-28 cond-mat.soft
Deriving effective mesoscale potentials from atomistic simulations
我们演示了如何从简单的液体系统开发的分布函数的潜在反演的迭代方法可以推广到聚合物系统。它利用由一个猜测的势产生的分布函数与真实的（模拟的）分布函数之间的平均力的势的差异来连续地改进有效势。优化算法是非常强大的：收敛达到每一个试验函数在几次迭代。作为一个广泛的测试案例，我们粗粒度的原子的全原子模型的聚（异戊二烯）（PI）使用13：1减少的自由度。对PI溶液以及PI熔体进行该程序。所得力场的比较。他们证明，这是不可能使用一个单一的力场不同的浓度制度。
2002-11-20 cond-mat.soft
Molecular Modelling Combined with Advanced Chemistry for the Rational Design of Efficient Graphene Dispersing Agents
通过ATRP控制聚合和点击反应制备了具有芘功能的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMAs），并将其作为分散剂，在易加工的低沸点氯仿中剥离少层石墨烯片（GS）。同时，详细的原子模拟表明，GS/聚合物混合物的良好的一致性与实验的良好分散。此外，分子动力学模拟揭示了有趣的构象（桥，环，悬挂端，自由链）的GS/聚合物的混合物，并允许我们监测它们的时间演变在溶液中，并在聚合物纳米复合材料中的溶剂分子被替换为PMMA链。关于这些结构的微观信息对于优化机械性能是非常重要的。原子模拟与先进化学的结合似乎构成了设计有效石墨烯分散剂的有力工具，这些分散剂可用于生产具有定制机械性能的石墨烯基纳米复合材料。
2018-05-03 cond-mat.soft physics.app-ph
Automatic Coarse Graining of Polymers
讨论了最近提出的几种用于聚合物模拟的半自动和全自动粗粒化方案。所有这些技术都是从原子模拟中导出多原子单元或超原子的有效势。这些技术包括依赖于真空中的单链模拟和自洽的熔体优化，如单纯形法和逆玻尔兹曼法。重点是在不同尺度上匹配聚合物结构。此外，还讨论了获得动态映射时标的几种方法。最后，相似之处，自动优化的其他模拟领域，以及指出。
2003-11-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Hydroxide Transport and Mechanical Properties of Polyolefin-Based Anion Exchange Membranes from Atomistic Molecular Dynamics Simulations
本研究通过原子分子动力学模拟探究聚烯烃基阴离子交换膜的氢氧根输运与力学性能，揭示构效关系与二者的权衡，为高效筛选新型膜材料提供分子层面的依据。
2024-04-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Unexpected crossover dynamics of single polymer in a corrugated tube
我们提出了分子动力学研究的一般（粗粒）模型的单一聚合物扩散限制在一个波纹圆柱。对于窄管，即，对于圆柱体直径$δ< 2.3$，轴向扩散系数$D_{||}$按$D_{||} \propto N^{-3/2}$标度，链长为$N$，直至$N \approx 100$，然后交叉到Rouse标度以获得较大的$N$值。的$N^{-3/2}$缩放是由于沿其完全拉伸的平衡构象的聚合物链的大的波动。对于原子光滑管和/或具有较大直径的圆柱体，没有观察到更强的缩放，即$N^{-3/2}$。
2012-09-03 cond-mat.soft
Understanding coil-to-globule transition of polymers with the aid of a novel cluster analysis technique
本文采用一种新的聚类分析算法，通过单链蒙特卡罗模拟研究了聚合物线团向球团的转变。该算法，最近已被应用于分子动力学模拟的原子系统，往往相分离[arXiv：1307.7366 [cond-mat.soft]]，为我们提供了一个方便的手段来绘制出动态的“珍珠”形成沿主链一起提取有意义的定量信息，它们的形状和大小分布。初步的研究结果倾向于支持一个两阶段模型的崩溃动力学，虽然一个更复杂的图片出现时，在看的细节团簇形成沿链。
2013-11-20 cond-mat.soft
Polymorphism of syndiotactic polystyrene crystals from multiscale simulations
间同立构聚苯乙烯（sPS）在结晶时表现出复杂的多晶型行为。聚合物结晶的计算建模一直是一个具有挑战性的任务，因为相关的过程是缓慢的分子时间尺度。我们在此报告的SPS-晶体多态性的粗粒度（CG）和原子（AA）建模的装置的详细表征。CG模型，在熔体中参数化，在结晶相显示出显着的可转移性。转变温度不仅与原子模拟吻合良好，而且稳定了实验观察到的主要$α$和$β$多晶型。我们详细比较了CG和AA水平上的多晶型物的倾向，并讨论了有限尺寸和盒几何效应。总而言之，我们证明了CG建模的吸引力，以有效地表征聚合物晶体的多态性在大规模。
2018-05-25 cond-mat.soft
Structural and conformational dynamics of supercooled polymer melts: Insights from first-principles theory and simulations
我们报告的珠弹簧模型和模式耦合理论计算的结构和构象动力学的过冷，无缠结的聚合物熔体的模拟结果之间的定量比较。我们发现半定量的模拟和理论之间的协议，除了发生在中间长度尺度之间的压缩性高原和静态结构因子的无定形晕的过程。我们的研究结果表明，在玻璃形成的熔体中的缓慢松弛的发病可以描述的单体笼补充链连接。此外，一个统一的原子描述玻璃逮捕和构象波动（渐近）遵循劳斯模型，出现从我们的理论。
2007-12-05 cond-mat.soft
Topological Dissipation as the Missing Link in Multiscale Polymer Dynamics
本文提出拓扑耗散是连接聚合物原子尺度与介观尺度动力学的缺失环节，通过伊辛型指数衰减描述链内动量输运，并建立无记忆核的粗粒化框架以分离链内与链间耗散，定量重现从链段弛豫到链扩散的动力学。
2025-08-17 cond-mat.soft
Atomic motions in the $αβ$-region of glass-forming polymers: Molecular versus Mode Coupling Theory approach
我们提出了完全原子分子动力学模拟结果的主链聚合物，1，4-聚丁二烯，在合并区域的$α$ -和$beta$ -松弛。实空间分析揭示了除了扩散结构弛豫之外，局部化运动（"$β$样“）的发生。分子的方法提供了一个直接的连接之间的局部构象变化，反映在原子运动和二次弛豫在这种聚合物。这样的局部过程正好发生在模耦合理论的$β$过程所期望的时间窗口中。我们表明，该理论的应用仍然是可能的，并产生一个异常大的值的指数参数。这一结果可能源于两种动力学阻滞机制之间的竞争：局部构象变化的分子间堆积和分子内屏障（"$β$样“）。
2006-10-19 cond-mat.soft
Active Learning for Predicting Polymer/Plasticizer Phase Behaviour
本文提出基于粗粒化模拟和随机森林的主动学习流程，高效筛选不同柔性与几何结构的增塑剂，建立适用于非极性分子的通用增塑剂设计规则，并通过原子级模拟验证了聚异戊二烯/增塑剂相行为的有效性。
2025-05-06 cond-mat.soft
Local Segmental Dynamics and Stresses in Polystyrene - C$_{60}$ Mixtures
通过分子模拟研究了均相C $_{60}$ -聚苯乙烯混合物在熔融状态下的聚合物动力学，使用聚苯乙烯纳米复合材料的两个互连水平的表示：（a）粗粒度表示，其中每个聚苯乙烯重复单元被映射到一个单一的“超原子”和每个富勒烯被视为一个球壳。粗粒聚合物-纳米颗粒系统在所有长度尺度上的平衡是通过改变连通性的蒙特卡罗模拟实现的。(b)一种原子表示法，其中纳米颗粒和聚合物链都用联合原子力场表示。原子分子动力学（MD）模拟的初始配置是通过反向映射良好平衡的粗粒度配置。通过分析恒定能量下的MD轨迹，聚苯乙烯的链段动力学（净和填充系统）的特点是键取向时间自相关函数。发现纳米复合材料系统表现出比未填充的链段动力学稍慢，与现有的实验数据吻合良好。此外，通过采用Voronoi镶嵌的模拟框，在每个富勒烯分子附近的骨架碳原子的均方位移进行量化。富勒烯被发现抑制聚合物链的平均运动，在协议与中子散射数据，而略有增加的动态和应力的熔体的不均匀性。原子级和局部（每Voronoi细胞）应力分布的纯和填充系统的报告。
2014-01-17 cond-mat.soft
Water-polymer coupling induces a dynamical transition in microgels
最近在非生物大分子中也发现了长期争论的蛋白质动力学转变，例如聚-N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）微凝胶。在这里，通过使用原子分子动力学模拟，我们报告了在这些系统中的动力学跃迁的分子起源的描述。我们表明，PNIPAM和水动力学低于动力学转变温度Td的甲基旋转和氢键，分别占主导地位。通过与本体水的比较，我们明确地确定PNIPAM-水氢键的主要负责发生的转变。观察到的现象，因此至关重要地取决于水-大分子耦合，相关的广泛的一类水合系统，独立于生物功能。
2019-03-13 cond-mat.soft
Molecular Rheology of Nanoconfined Polymer Melts
我们使用非平衡原子分子动力学模拟的线性和星形聚合物（$\mathrm{C_{25}H_{52}}$）的非纠缠熔体的纳米级赤铁矿$\left ( \mathrm{α-Fe_2O_3} \right )$通道内的约束下研究稳态粘弹性响应。我们报告（i）负（正）第一（第二）法向应力差和（ii）在低剪切速率的粘弹性张力的存在。我们将这些效应与键对齐联系起来，使得表面附近的链可以承载施加在壁上的弹性力，随着剪切速率的增加，弹性力随着链在流动方向上变得更加对齐而衰减。
2023-03-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Mechanical properties of carbon nanotube reinforced polymer nanocomposites: A coarse-grained model
在这项工作中，一个粗粒（CG）模型的碳纳米管（CNT）增强聚合物基复合材料的发展。CG模型的一个显着特点是能够捕获聚合物链和纳米管之间的相互作用。利用CG模型和全原子系统之间的应变能守恒，对纳米管和聚合物链的CG势进行了标定。CG模型在预测碳纳米管/聚合物复合材料的弹性性能的适用性和效率进行了评估，通过验证过程与分子模拟。模拟结果表明，CG模型是能够估计的纳米复合材料的力学性能与高精度和低的计算成本。研究了碳纳米管增强体的体积分数对纳米复合材料杨氏模量的影响。随机分布的碳纳米管增强体的大型单元电池的建模方法的应用进行检查。所建立的CG模型将使增强聚合物基复合材料的模拟跨越从纳米到介观尺度的广泛的长度尺度。
2017-04-11 cond-mat.soft physics.app-ph
Molecular Mechanisms of Polymer Crosslinking via Thermal Activation
本研究通过密度泛函理论计算阐明双双吖丙啶（BD）热活化交联聚合物的分子机制，证实其无需催化剂、低温高效、键选择性好且性能远优于传统交联剂DVB，为新一代通用C-H活化交联技术奠定理论基础。
2025-07-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Simple generic picture of toughness in solid polymer blends
本研究针对脆性聚合物共混增韧缺乏原子-宏观关联通用图景的问题，通过全原子与通用模拟揭示侧基接触密度平衡对韧性的调控机制，发现韧性随拉伸应变下接触密度变化率的普适规律，且与平行弹簧模型一致。
2022-07-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
