Statistical Properties of a Polymer Globule Formed during Collapse with the Irreversible Coalescence of Units
研究了溶剂质量急剧下降时聚合物链的崩溃。在塌缩期间，在空间中足够接近地出现的任何一对聚合物单元具有一定概率形成不可逆交联的可能性，从而防止形成簇之间的链材料的相互渗透。通过计算机模拟得到了不同尺度下具有不同空间链堆积的球状结构。它示出，在空间中的两个单体之间的接触的概率的依赖，其中S是单体之间的距离沿链，再现了一些以前在实验中观察到的三维染色质包装的分析的特征。分子内接触地图的聚类分析，使人们有可能表达的假设，有特征离散的层次结构水平的聚合物包装与数论起源的罕见事件统计和固有的个人地图内和染色体间的接触。
2019-11-06 cond-mat.soft
Reversible and Irreversible Interactions of Poly(3-hexylthiophene) with Oxygen Studied by Spin-Sensitive Methods
在微观水平上理解聚合物：富勒烯体异质结的降解机理，旨在提高其内在稳定性，是有机光致发光技术取得突破的关键。这些材料容易暴露于光和/或氧气，因此它们涉及电子激发。为了明确地探测各种多重数的激发态及其与氧的反应，我们采用了基于多频的磁光组合方法，（9和275 GHz）电子顺磁共振（EPR）、光致发光（PL）和PL检测的磁共振（PLDMR）对共轭聚合物聚（3-己基噻吩）（P3 HT）和聚合物：富勒烯本体异质结（P3 HT：PCBM; PCBM = [6，6]-苯基-C61-丁酸甲酯）。我们确定了两个不同的光化学反应路线，一个是完全可逆的，并与形成聚合物：氧电荷转移复合物，另一个，不可逆的，与形成单线态氧的参与下的聚合物链上的束缚三重态激子。对于共混物，我们讨论了甲烷富勒烯对共轭聚合物绕过三重态激子产生的保护作用。
2011-12-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Competitive ligand binding kinetics to linear polymers
本研究推导了线性聚合物多配体竞争性结合的通用动力学模型，发现配体尺寸对结合竞争的影响大于结合亲和力与协同性，低结合模式配体在结合能相近时覆盖效率更高。
2024-05-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Mass and Heat Diffusion in Ternary Polymer Solutions: A Classical Irreversible Thermodynamics Approach
在经典不可逆热力学的框架下，利用Onsager变分原理推导了三组分体系中浓度和温度演化的控制方程，并给出了溶剂/溶剂/聚合物和溶剂/聚合物/聚合物体系的控制方程。推导是从平衡热力学的吉布斯方程出发，利用局部平衡假设、Onsager互易关系和力学平衡系统的Prigogine定理。结果表明，在三元系中的质量和热扩散现象的细节是完全由一个3 × 3矩阵，其条目是质量扩散系数（4个条目），热扩散系数（2个条目）和三个条目，描述在系统中的热的演变。扩散矩阵的元素与Onsager矩阵的元素有关，Onsager矩阵的元素被一些约束约束所限制，以满足系统中熵产生的正定性。扩散矩阵的所有元素都表示为组分交换化学势对浓度和温度的导数。由控制方程导出了三元高分子溶液的旋节曲线，并用自由能量密度的Hessian函数检验了其正确性。此外，还证明了将交叉扩散系数设为零会产生矛盾，没有交叉扩散系数的控制方程不能表达系统的实际相行为.
2016-04-22 cond-mat.soft physics.chem-ph
Competing exchange and irreversible reactions in a linear co-polycondensation lead to a broad composition window where tunable high molecular weight polymers can be prepared
分析讨论了共缩聚反应，并通过蒙特卡罗模拟，其中两个反应单元竞争与交替的第三反应单元的反应，从而不可逆反应取代键，能够进行交换反应。所得数均摩尔质量$M_{\text{n}}$在两种竞争物与交替配偶体的化学计量条件下仅显示一个明显的峰。重均摩尔质量，$M_{\text{w}}$，达到一个额外的第二个峰在化学计量条件之间的主要竞争对手和交替的合作伙伴。$M_{\text{w}}$的两个峰都围绕着一个组成范围，其中获得相当高且近似恒定的$M_{\text{w}}$。如果反应混合物保持在该组成窗口内，则主要和交替反应伙伴的聚合度对组成波动相当不敏感。这促进了高分子量物质和在不完全混合条件下更均匀的重量分布。一个理想的参考情况下（相同的反应速率的所有反应）解析求解来描述这些反应。稳定组合物窗口的位置和该窗口内的平均摩尔质量可以通过选择适当的前体分子、反应混合物或稍后的后调节步骤来调节。
2021-05-25 cond-mat.soft
Modifying Fragility and Collective Motion in Polymer Melts with Nanoparticles
采用分子动力学模拟研究了纳米粒子对玻璃化聚合物熔体脆性和协同弦状运动的影响。NP引起显着的变化的脆性和平均长度的字符串样运动，其中的效果取决于NP-聚合物的相互作用和NP浓度。我们解释这些变化通过亚当吉布斯（AG）理论，假设字符串可以识别的“合作重排区域”的AG。我们的研究结果表明，脆性主要是衡量分子运动的协同性的温度依赖性。
2011-01-28 cond-mat.soft
Irreversible Adsorption from Dilute Polymer Solutions
本文从理论上研究了聚合物在稀溶液中的不可逆吸附。由此产生的非平衡层的普遍特征进行了预测。两种情况下被认为是由当地的单体表面粘附率Q值区分：化学吸附（非常小的Q）和物理吸附（大Q）。层形成的早期阶段需要单链吸附。虽然单链物理吸附时间tau_ads通常是微秒，但对于N个单元的化学吸附链，我们发现实验可获得的时间tau_ads = Q^{-1} N^{3/5}，范围从秒到小时。我们建立了3个化学吸附普适类，由临界接触指数确定：拉链，加速拉链和均匀崩溃。对于稀溶液，其机制是加速拉链：拉链从第一个附件向外传播，通过偶尔形成大环来加速，所述大环使进一步拉链成核。这导致在时间t之后循环长度s的瞬态分布ω \sim s^{-7/5}达到大小s_max \approx（Q t）^{5/3}。通过tau_ads，整个链被吸附。单链吸附事件的结果是一个单层的完全崩溃的链。由于只有几个空位可供吸附，晚到的链形成扩散的外层。在一个简单的图像中，我们发现化学吸附和物理吸附的最终环分布Ω（s）\sim s^{-11/5}和密度分布c（z）\sim z^{-4/3}，其形式与平衡层的相同。然而，与平衡层相反，给定链的统计性质取决于其吸附时间;外层包含许多类别的链，每种链的特征在于吸附单体f的不同分数。与强物理吸附实验一致，我们发现f值遵循分布P（f）\sim f^{-4/5}。
2003-06-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elastically Collective Nonlinear Langevin Equation Theory of Dynamics in Glass-Forming Liquids: Transient Localization, Thermodynamic Mapping and Cooperativity
我们分析了多个新的问题，在玻璃状硬球流体和分子和聚合物液体的基础上的弹性集体非线性朗之万方程（ECNLE）理论的激活弛豫。通过调用一个高温参考状态，一个近的普遍性的表观动态本地化长度尺度预测的液体的广泛变化的脆弱性，结果是相关的最近的模拟研究和准弹性中子散射测量。相比之下，在相同的格式强烈的非通用行为被发现的激活障碍，控制长时间的放松。分析了ECNLE理论中的两种协同性测度。与α弛豫事件相关联的粒子级总位移被发现仅为1-2个粒子直径的顺序，并且随着冷却而弱地增加。与此相反，另一种协同长度被定义为恢复完整的障碍和散装阿尔法时间所需的空间尺度。这个长度尺度随着冷却而强烈增长，这是由于在深度过冷制度中出现了允许局部跳跃所需的集体长程弹性波动。当接近实验室Tg时，它变得非常大，尽管在分子动力学模拟可获得的过冷度下相对适中。阿尔法时间被发现是指数关系到这个协同长度在一个巨大的几十年的弛豫时间，跨越轻度到深度过冷制度。此外，有效势垒高度几乎线性增加的合作长度尺度的增长。一个替代的计算的集体弹性屏障的基础上的文字连续介质力学的方法，导致在很小的变化的理论结果的散装性能，但导致一个小得多，温度敏感的协同长度尺度。
2018-06-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Cooperative intramolecular dynamics control the chain-length-dependent glass transition in polymers
玻璃化转变是材料科学中一个长期未解决的问题。对于聚合物，我们对玻璃形成的理解特别差，这是由于链连接性和柔性的复杂性增加;因此，聚合物的结构松弛涉及分子内和分子间协同性之间的复杂相互作用。在这里，我们研究了玻璃化转变温度Tg如何随不同聚合物化学性质和链柔性的分子量M而变化。我们发现，Tg（M）是由每个构象自由度的平均质量（或体积）控制，和一个“本地”分子松弛（涉及一些构象）控制较大规模的合作α松弛负责Tg。我们建议，动态便利，“本地”放松促进相邻的松弛，导致分层动态，可以解释我们的观察，包括对数Tg（M）的依赖性。我们的研究提供了一个新的理解的分子松弛和聚合物的玻璃化转变，这铺平了道路的预测设计的聚合物的基础上单体规模的指标。
2022-04-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A simple micro-swimmer model inspired by the general equation for nonequilibrium reversible-irreversible coupling
提出了一个简单的平均场微游泳者模型。该模型的灵感来自于进行化学反应的多组分流体的非平衡热力学。这些热力学可以在GENERIC（非平衡可逆-不可逆耦合的一般方程）框架下严格描述。更具体地说，这种方法最近被应用于非理想聚合物溶液（Indei和Schieber，J. Chem. Phys，146，184902，2017）。溶液中的一种是由珠-弹簧模型表示的不反应的聚合物链。使用这个详细的描述作为灵感，我们然后做几个简化的假设，以获得一个Janus微型游泳者的平均场模型。这里考虑的游泳者模型由反应物海洋中的聚合物哑铃组成。哑铃的其中一个珠粒被允许充当反应物之间的化学反应的催化剂。我们表明，均方位移，MSD，这个Janus哑铃的质量质心在反应物的浓度是大的时间尺度上表现出弹道行为。在MSD中观察到的弹道行为的时间尺度与游泳者的取向和其位移方向之间的互相关呈现最大值的时间尺度一致。由于游泳者模型的灵感来自GENERIC框架，因此可以确保熵产生始终为正，因此遵守热力学第二定律。
2022-08-13 cond-mat.soft
Connecting Irreversible to Reversible Aggregation: Time and Temperature
我们报告分子动力学模拟的凝胶形成的混合物的椭球斑片状颗粒具有不同的功能。我们表明，在这个模型中，不利于键环的形成，在不可逆聚集过程中经过的时间-导致形成一个扩展的网络-可以正式与可逆聚集的平衡温度。我们还表明，它是可能的，以开发一个参数自由的自组装动力学的描述，使可逆和不可逆的无环支化系统的聚集平衡聚合的理解水平相同。
2009-03-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Two-step build-up of a thermoreversible polymer network: From early local to late collective dynamics
我们探测在热可逆凝胶网络的建立工作的机制，与混合明胶凝胶的帮助下，含有一个控制密度的不可逆的，共价交联（CL），我们淬火低于物理凝胶化温度。对剪切模量和光学活性随淬灭后时间的演变对共价交联密度的依赖性的详细分析使我们能够识别物理胶凝过程的两个阶段，其由温度依赖性交叉模量分开：（i）早期成核状态，在此期间三螺旋CL的重排起可忽略的作用，（ii）晚期对数老化状态，其被保留，尽管在不可逆CL的存在下减慢。我们发现，老化是完全控制的重排和讨论的影响，我们的研究结果的开关从早期的，本地的动态到后期，合作的远程。
2015-03-05 cond-mat.soft
On the Molecular Origin of the Cooperative Coil-to-globule Transition of Poly(N-isopropylacrylamide) in Water
通过原子分子动力学模拟，我们调查的行为聚（N-异丙基丙烯酰胺），PNIPAM，在水中的温度低于和高于下临界溶解温度（LCST），包括过冷制度。在LCST的水溶性和不溶性状态之间的过渡被描述为一个合作的过程，涉及分子内的线圈到球的过渡之前的链的聚集和聚合物沉淀。在这项工作中，我们调查的分子起源，这种协同性和在过冷聚合物溶液中的水合模式的演变。在243至323 K的温度区间内，研究了无规立构30-mer在高稀释度下的溶液行为，与现有的实验数据进行了有利的比较。在PNIPAM水溶性状态下，我们检测到聚合物链段动力学和结合水的扩散运动之间的相关性，发生相同的活化能。模拟结果表明，以下的线圈到球的转变温度PNIPAM是由氢键水分子的网络包围，并从结构的水簇在疏水基团附近的协同性产生。相应地，涉及水和酰胺基团的氢键模式的扰动发生在转变温度以上。总之，这些研究结果表明，即使在LCST以上的PNIPAM仍然在很大程度上水合和线圈到球的转变是与一个显着的重排的溶剂在聚合物的表面附近。PNIPAM异丙基周围的水的氢键之间的比较和散装显示在整个转变温度的疏水性聚合物-水界面处的溶剂的结构化降低，正如预期的那样，因为沿着这样的界面的链的拓扑延伸。
2019-02-08 cond-mat.soft
Theory of Handedness Selection in Helices of Chiral Polymers and Biopolymers
Indian Institute of Science, Bengaluru（印度科学学院）
该研究针对手性聚合物与生物聚合物的螺旋结构，建立三态类伊辛转移矩阵理论，分离螺旋-线团协同性与手性持久性，推导特征长度公式，发现局部手性偏差可在有限螺旋域放大。
2026-08-05 cond-mat.soft
Two Lifshitz points in melt-crystallized polymers: nanostructure, necking, energy dissipation
在相变标度理论和临界现象的框架下，讨论了熔融结晶聚合物的结构。该模型的构建遵循拉伸聚合物材料和耗散的能量从各向同性到取向状态的过渡过程。它是可能的，以估计二次弛豫转变的温度。该模型的熵参数为：空间维数、有序场组分数、聚合度。库恩段、熔化温度和两个旋转异构体的能量差可以作为能量参数。该模型能够计算许多重要的结构和动态物理值：结晶相与非晶相的密度比;各向同性层状材料中结晶层和非晶层的厚度;结晶度;由于缠结引起的波动间距;颈拉伸比;断裂拉伸比;与gosh-transs转变有关的弹性形变;该模型是基于这样的假设，即存在两个Lifshitz点在这种聚合物。颈缩拉伸比表征了一个不可逆过程，在此过程中观察到能量耗散。例如，这是与磁系统的主要区别。所得到的结果是在一个很好的协议与实验数据，包括溶液结晶聚合物的结果。
2008-12-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Irreversible Collective Migration of Cyanobacteria in Eutrophic Conditions
由于自然或人为污染以及全球气候变化的影响，水生环境中的微生物会突然聚集在水面上。这些被称为水华的密集悬浮物对生态系统有害，并严重降低水资源的质量。为了确定参与其形成的物理化学参数，并定量预测其外观，我们成功地再现了不可逆的蓝藻水华在体外。通过结合化学，生物化学和流体动力学的证据，我们确定了一种机制，不存在内部气体囊泡，允许突然集体向上迁移的几个蓝藻菌株（铜绿微囊藻PCC 7005，铜绿微囊藻PCC 7806和集胞藻属PCC 6803）在试管中。最终的状态是在空气-液体界面处的生物质泡沫层，其中微生物存活数周，下面的介质几乎完全耗尽了蓝细菌。这些“实验室水华”开始于蓝藻菌株中产生阴离子胞外聚合物（EPS）的高离子力下的细胞聚集。在适当的营养和光照条件下，细胞团内的高光合活性导致溶解氧（DO）过饱和并成核成泡。被困在EPS内，这些气泡生长，直到它们的浮力将生物质拉向自由表面。通过调查广泛的空间均匀环境条件（光照、盐度、细胞和营养浓度），我们确定了水华形成的物种依赖性阈值和时间尺度。我们得出结论的相关性，这样的结果蓝藻水华形成的环境中，我们提出了一种有效的方法，生物反应器中的生物量收获。
2015-11-13 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Gel Formation in Reversibly Cross-Linking Polymers
通过Langevin动力学模拟，我们研究了无规官能化聚合物在溶液中的凝胶形成，具有形成分子内和分子间可逆键的能力。在高度稀释的条件下，这些聚合物形成柔软的纳米物体（所谓的单链纳米颗粒，SCNP），这是由反应性官能团的纯分子内交联产生的。在这里，我们表明，在有限浓度的分子内和分子间的债券之间的竞争是由各种熵的贡献的微妙的平衡，并导致密度依赖的有效价。系统跨越网络形成在相对较低的单体密度和它们的稳定性介导的只是一个小数目的分子间连接每个链。此外，分子间键的形成可以诱导聚合物尺寸对长键寿命的密度的非单调依赖性。同时，聚合物的聚合物的集群采用分子内结构的特点，自避免链，这构成了一个强烈的对比，不可逆SCNP在拥挤的解决方案与纯粹的拓扑相互作用（没有分子间键）的分形球状行为。最后，我们研究了系统的动力学，它显示了可逆凝胶形成系统所期望的签名。一个有趣的行为出现在重组动力学的集群。弛豫主要是通过长距离扩散介导的，通过断裂和形成键，不离开弛豫簇的链。关于短暂游离的少数链，它们重新附着到簇上所花费的时间完全由键强度决定。
2020-12-01 cond-mat.soft
Spreading the Damage: How Heterogeneity Delocalizes Fracture in Polymer Networks
University of Colorado at Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
该研究揭示聚合物网络异质性通过调控预拉伸与链段长度分布，使断裂离域化并提升韧性，推导了断裂活性长度的标度估计式。
2026-10-14 cond-mat.soft
Energy Barriers for Reversible Chain Scission and Healing under Tension with Displacement Control
Department of Aerospace Engineering and Engineering Mechanics, University of Texas（德克萨斯大学航空航天工程与应用力学系）；Oden Institute, University of Texas（德克萨斯大学奥登研究所）
提出可断裂自由连接链模型，揭示位移控制下聚合物链可逆断裂与愈合的能垒机制，预测速率依赖的断裂力存在上下界。
2026-06-07 cond-mat.soft
Capturing the fractocohesive length scale through a gradient-enhanced damage model for elastomers
提出融合聚合物链统计力学的梯度增强弹性体损伤断裂模型，通过裂纹扩展与缺陷敏感性数值模拟识别断裂内聚长度，并建立微观损伤与宏观响应的联系。
2025-08-30 cond-mat.soft
