Polymer glass transition occurs at the marginal rigidity point with connectivity z*=4
我们重新审视的物理起源的聚合物玻璃化转变的角度来看，边际刚性，这是实现了一定数量的分子间接触。在熔融/不良溶剂中的聚合物链的情况下，每个单体具有由共价键结合的两个邻居，以及由Lennard-Jones（LJ）势建模的许多中心力接触。我们发现，当每个单体（共价和非共价）的平均接触数超过临界值z*=4时，系统变得固体和动力学逮捕-一个状态，我们宣布玻璃。粗粒布朗动力学模拟表明，在足够强度的LJ吸引力（其有效地表示淬灭的深度或溶剂的质量）下，聚合物小球确实越过了z*=4的阈值，并且确实变成了玻璃。我们通过显示z<z* 处的“液体”聚合物液滴（其改变形状并在平衡中采用球形构象）与z>z* 处的“玻璃状”液滴（其在z* 交叉的时刻保持其冻结的形状）之间的区别来验证这一点。这些结果提供了一个强大的工作标准，区分液体从玻璃的线性聚合物。
2016-07-09 cond-mat.soft
Influence of Rigidity and Knot Complexity on the Knotting of Confined Polymers
我们采用计算机模拟和热力学积分分析弯曲刚度和狭缝约束的自由能成本打结，$ΔF_{\rm knotting}$，在张力下的聚合物链的影响。存在与张力相关的非零最优刚度$κ_{\rm min}$，其中$ΔF_{\rm knotting}$最小。对于具有多个刚性结构域的聚合物链，每个刚性结构域包含大量单体，具有刚性的结构域$κ_{\rm min}$将是结优选的。结内部弯曲的{ \it local}分析表明，编织区域链的局部拉伸是张力相关的最佳刚度具有非零值的原因。相对于柔性链具有最佳刚度的链的$ΔF_{\rm knotting}$的减少可以通过调整2D限制的狭缝宽度和增加结的复杂性来增强。最佳刚度本身与我们考虑的结类型无关，而约束使其向较低值移动。
2014-05-14 cond-mat.soft
Short-chain polymer rigidity due to the Debye process of monohydroxy alcohols
除了普遍存在的结构松弛的粘性过冷液体，一元醇和其他几个氢键系统显示出很强的单指数电低频吸收。到目前为止，这种所谓的德拜过程只能用电介质技术观察到。利用宽带和高分辨率的流变学实验相结合的三个异构体辛醇，明确的德拜过程的机械证据被发现，其光谱特征是类似的小链聚合物的粘弹性指纹，使我们能够估计的有效分子量的超分子结构所形成的研究单羟基醇。这一发现为进一步应用非介电技术揭开德拜过程的微观本质和从聚合物概念上理解这种现象开辟了道路。
2013-05-21 cond-mat.soft
Rigidity-induced scale invariance in polymer ejection from capsid
虽然已经广泛地研究了完全柔性聚合物通过纳米孔喷射衣壳的动力学，但是半柔性聚合物的喷射动力学尚未被适当地表征。在这里，我们报告的结果，从模拟的半柔性聚合物喷射动力学从球形衣壳。喷射开始于恒定初始单体密度的强约束聚合物构象。我们发现，与完全柔性的聚合物不同，半柔性聚合物在孔隙处测得的力与瞬时喷射速度没有直接关系。累积等待时间$t(s)$，即单体$s$最后一次离开衣壳的时间，当增加聚合物刚性$κ$时显示出明显的变化。喷射聚合物的大部分被内部压力从衣壳中驱逐出来。在最后阶段，聚合物通过扩散逃离衣壳。对于被驱动的部分，存在从$t$与完全柔性聚合物的$s$的基本上指数增长到尺度不变形式的交叉。此外，还发现$t$对$N_0$有明显的依赖性，这些发现结合起来给出了强刚性聚合物的$t(s) \propto N_0^{0.55} s^{1.33}$依赖性。在动力学中，$κ$作为控制参数的这种交叉使人联想到相变。我们发现不同$N_0$和任何常数$κ$的聚合物的$t$的完美数据崩溃进一步增强了这种类比。
2017-07-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
Understanding the scaling of boson peak through insensitivity of elastic heterogeneity to bending rigidity in polymer glasses
非晶材料表现出特殊的机械和振动性质，包括非仿射弹性响应和过量振动状态，即，所谓的玻色子峰对于聚合物玻璃，这些性质被认为是受组成聚合物链的弯曲刚度的影响。在我们最近的工作中[Tomoshige等人，Sci. Rep. 9 19514（2019）]，我们揭示了振动性质的变化与整体弹性性质之间的简单关系：玻色子峰的响应仅与整体剪切模量的响应成比例。这一观察结果表明，局部剪切模量分布的空间不均匀性对弯曲刚度的变化不敏感。在这里，我们通过直接测量局部剪切模量分布来证明弹性不均匀性的不敏感性。我们还研究了横向声波传播，这也是规模只与全球剪切模量。通过这些分析，我们得出的结论是，弯曲刚度不改变局部剪切模量分布的空间异质性，这产生的振动和声学特性，仅由聚合物玻璃的全局剪切模量控制。
2021-05-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The rigidity transition in polymer melts with van der Waals interactions
我们研究了在玻璃化转变（GT）附近的刚性在短链聚合物熔体建模的珠-弹簧模型，其中所有的珠与Lennard-Jones电位相互作用的发病。该系统的性能进行检查以上和以下的GT。为了最大限度地减少高冷却速率的影响和计算时间，通过等温压缩达到平衡配置。我们监测了热容C_P、短时扩散常数D、粘度η和剪切模量等量;将随时间变化的剪切模量G（t）与由外加瞬时剪切获得的剪切模量μ进行了比较。我们给出了一个详细的分析，这种剪切系统的影响，在本地和全球。结果表明，聚合物玻璃仅在低于T_1（T_1<T_G）的温度下表现出长时间的刚性行为。此外，线性和非线性松弛制度下施加剪切进行了讨论。
2004-07-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Polymer translocation into cavities: Effects of confinement geometry, crowding and bending rigidity on the free energy
采用蒙特卡罗模拟研究了聚合物在空腔中的迁移。将聚合物建模为长度高达N = 601个单体的硬球链，我们使用多重直方图方法来测量聚合物的构象自由能相对于易位单体的数量的变化。然后使用所得的自由能函数来获得聚合物的移位部分的限制自由能。我们的特点的限制自由能的柔性聚合物在腔体中具有恒定的横截面积A为各种腔体形状（圆柱形，矩形和三角形），以及锥形和锥形的锥形腔。自由能与腔体体积和易位聚合物子链长度的标度一般与简单标度参数的预测一致，标度指数的小偏差可能是由于有限尺寸效应。的限制自由能强烈地依赖于腔形状的各向异性，是一个最小的等距腔形状的长度/宽度比的单位。对于易位成无限长的锥体，缩放的自由能与锥角是一致的理论预测采用斑点模型。我们还研究了聚合物弯曲刚度对圆柱形空腔的移位自由能的影响。对于等距腔，所观察到的标度行为与理论预测部分一致。此外，易位到高度不等轴的圆柱形腔导致一个多阶段的折叠过程的刚性聚合物。最后，我们研究了腔体内拥挤剂的影响。我们发现，禁闭自由能随拥挤密度的增加而增加。在恒定的填充分数，这种效果的幅度减少与增加拥挤/单体尺寸比$\geq$ 1拥挤的大小。
2021-03-24 cond-mat.soft
Tunable Cooperative Motion, Rigidity, and Glassy Dynamics in Knotted Ring Polymer Melts
Changchun Institute of Applied Chemistry, Chinese Academy of Sciences（中国科学院长春应用化学研究所）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）
研究通过分子动力学分析结环聚合物熔体中结复杂度和分子质量对玻璃形成的影响，揭示了通过结约束可调节协同运动、刚性和玻璃动力学，并验证了多种玻璃形成模型的定量描述。
2026-03-14 cond-mat.soft
Apex Exponents for Polymer--Probe Interactions
我们认为，自避免聚合物附着在一个不可穿透的探针的尖端。标度指数$γ_1$和$γ_2$表征聚合物通过一端或在其中点处附着的构型的数量，其随尖端的角度连续变化。这些顶点指数的计算分析$ε$ -展开，并在三维模拟数值。我们发现，当聚合物可以通过附着点移动时，它通常会滑向一端;顶点指数量化了穿过探针眼的熵障碍。
2004-09-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Configurations of polymers attached to probes
我们研究聚合物连接到球形（圆形）或抛物面（抛物面）探头在三（二）维。自避免和随机行走检查数值。附着于具有曲率半径$R$的探针尖端的尺寸为$R_0$的聚合物的行为对于比率$s=R_0/R$的大值和小值定性地不同。我们证明，缩放的顺应性（力常数的倒数）$S/R_0^2$，和缩放的聚合物终点$<x_\perp>/R$的平均位置可以表示为$s$的函数。缩放顺应性是各向异性的，并且当$R_0\sim R$时在平行于表面的方向上相当大。表征聚合物构型数量的指数$γ$从小$s$时的平面边界特征值$γ_1$跨越到大$s$时反映探针整体形状的值。对于一个球形探针的交叉是一个不受阻碍的聚合物，而对于一个抛物线探针，我们不能排除一个新的指数。
2009-10-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Semiflexible polymers in a random environment
我们使用简单的标度参数和一步复本对称性破缺理论的本地化的半柔性聚合物在淬火随机环境。与完全柔性的聚合物相反，半柔性聚合物的局部化不仅取决于无序的细节，而且取决于聚合物可以弯曲的容易程度。这两种效应的相互作用可以导致定域聚合物的离域，同时增加无序密度或刚度。我们的理论提供了一个通用的标准，具有不同程度的灵活性的聚合物的离域，并允许我们提出一个相图的高度折叠（本地化）状态的半柔性聚合物的无序强度和链刚性的函数。
2004-05-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spanning trees for the geometry and dynamics of compact polymers
使用曼哈顿晶格上的紧凑聚合物到生成树的映射，我们精确地计算了无限温度下的平均弯曲数。然后，我们发现，在高温近似下，作为弯曲刚度和聚合物弹性的函数的系统的能量。我们确定了紧凑的聚合物的松弛的通用机制，然后赋予该模型与物理动机的动力学在方便的框架树。淬火后发现时效和磁畴粗化。我们解释慢动力学的能量和动力学之间的几何互连。
2010-03-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Bending stiff charged polymers: the electrostatic persistence length
许多带电的聚合物，包括核酸，是局部刚性的。它们的弯曲刚度-量化的持久性长度-，取决于库仑功能，如离子强度的解决方案，提供了一个方便的实验路线调整刚度。虽然经典的Odijk-Skolnick-Fixman治疗失败的现实参数值，我们推导出一个简单的分析公式的静电持久长度。它被证明是在显着的协议与数值得到的泊松-玻尔兹曼理论的结果，从而充分占非线性，其中反离子凝聚效应。对于双链DNA，我们的工作表明，广泛使用的裸持久长度500 μ m被高估了约20
2016-11-02 cond-mat.soft
Quantitative analysis of chain packing in polymer melts using large scale molecular dynamics simulations
我们用分子动力学模拟对聚合物熔体中的链堆积进行了定量分析。分析涉及构建Voronoi镶嵌在平衡配置的聚合物熔体。在这项工作中，我们专注于温度和聚合物骨架刚性对包装的影响。我们发现，Voronoi多面体附近的链端的体积比周围的其他网站沿骨干。此外，我们证明了骨架刚度（通过固定键角调整）以显着的方式影响Voronoi细胞分布，特别是在较低的温度下。对于具有固定键角的链组成的熔体，Voronoi胞分布被发现比没有任何角度限制的自由连接的链更宽。随着温度的升高，骨架刚性对Voronoi晶胞分布的影响逐渐减小，变得与自由连接链的相似。证明依赖性的Voronoi细胞体积的分布上的聚合物的性质被认为是重要的有效地设计的聚合物材料，用于各种能源应用。
2011-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Polymer threadings and rigidity dictate the viscoelasticity and nonlinear relaxation dynamics of entangled ring-linear blends and their composites with rigid rod microtubules
不同拓扑结构和刚度的聚合物混合物显示出复杂的新兴流变特性，这些特性通常无法从其单组分对应物中预测。例如，与环或线性链的纯溶液相比，环和线性聚合物的缠结共混物已显示出增强的剪切稀化和粘度，以及延长的松弛时间尺度。这些新出现的特性部分来自线性聚合物对环的协同穿线。拓扑结构也被证明在柔性（例如，DNA）和刚性（例如，微管）聚合物，由此环促进混合，而线性聚合物诱导刚性聚合物的解混和絮凝，这些拓扑依赖性相互作用产生高度不同的流变特征。为了揭示这些有趣的现象，我们使用光镊微观流变学测量的线性和非线性的纠缠环线性DNA的混合物和它们的复合材料与刚性微管的流变特性。我们表明，线性粘弹性主要是由微管在较低的频率，但他们的贡献成为冻结在频率以上的DNA缠结率。在非线性制度中，我们揭示了机械响应功能，如剪切稀化，应力软化和多模态松弛动力学介导的熵拉伸，线程，和流动排列的纠缠DNA，以及强制de-threading，解纠缠，和集群。这些机制中的每一个的贡献取决于应变速率以及聚合物的缠结密度和刚度，导致机械性能的非单调速率依赖性，这对于高度浓缩的环线性共混物而不是DNA-MT复合物是最明显的。
2022-07-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Topological Sieving of Rings According to their Rigidity
我们提出了一种新的机制来解决在复杂环境中流动的纳米级圆形聚合物的机械刚度。环和基底之间的拓扑相互作用引起的负微分迁移率的出现是选择性筛选具有不同柔性的环状聚合物的关键机制。一个简单的模型准确地描述了在分子动力学模拟中观察到的筛分过程，并产生实验验证的分析预测，这可以用作改进圆形长丝过滤程序的参考指南。我们提出的拓扑筛选机制应该是相关的，也在探测复杂基板的微观细节。
2018-11-19 cond-mat.soft q-bio.BM
Structure and dynamics of DOPC vesicles: A transformation from unilamellar to multilamellar vesicles by n-alkyl-PEO polymer
我们研究了非离子表面活性剂如聚合物对磷脂囊泡的影响。我们的结果从低温透射电子显微镜（cryo-TEM），动态光散射（DLS），小角中子和X射线散射（SANS/SAXS），确定存在的多层囊泡和囊泡的大小增加的聚合物的存在下。我们提出了一个广义的模型，以获得弯曲刚度从中子自旋回波光谱（NSE）数据的多层囊泡。我们证明了聚合物被困在脂质双层中，导致囊泡中的部分破坏，这是由于每单位双层的弯曲刚度降低。我们还观察到在聚合物存在下捕获的脂质尾部运动的实质性抑制。我们的研究结果强调了使用专用聚合物的可能性，这些聚合物可以破坏膜并控制其动力学，可能应用于局部药物或营养制剂。
2020-07-07 cond-mat.soft
Knots in Charged Polymers
通过数值模拟和标度论证，研究了拓扑约束和库仑相互作用在带电聚合物静态和动态性质中的相互作用。在没有筛选的情况下，长程相互作用将不可约的拓扑约束定位为紧密的分子结，而复合约束被分解和分离。即使当力被屏蔽时，只要聚合物的整体刚性由库仑相互作用主导，紧结也可以作为局部（甚至全局）平衡而存在。由于涉及紧结的缠结不容易消除，它们的存在极大地影响系统的弛豫时间。特别是，我们发现，在开放的聚合物中的紧结是通过沿链的扩散而不是通过开放来去除的。结的扩散系数实际上随着其电荷密度而减小，并且对于高电荷聚合物，结的位置似乎被冻结。
2002-07-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Neural Network Model for Structure Factor of Polymer Systems
结构因子作为理解高分子链内部结构的一个重要物理量，在理论和实验上都得到了广泛的研究。理论上，高斯链的结构因子可以用解析法求解，而蠕虫链的结构因子通常采用数值方法，如蒙特卡罗（MC）模拟、求解修正扩散方程（MDE）等。这些方法需要根据链的波矢和刚度的不同区域计算结构因子，且计算过程耗费资源。在这项工作中，通过训练深度神经网络（NN），我们获得了一个有效的模型来计算聚合物链的结构因子，而不考虑波数和链刚性的不同区域。此外，基于训练好的神经网络模型，我们利用散射实验数据对一些高分子链的轮廓和Kuhn长度进行了预测，发现我们的模型可以得到比较合理的预测。这一工作提供了一种方法来获得高分子链的结构因子，这是一样好的，与以前的计算效率更高。同时也为实验研究人员测量高分子链的轮廓和Kuhn长度提供了一种可能的方法。
2021-04-20 cond-mat.soft
Capillary Electrophoresis as a Fundamental Probe of Polymer Dynamics
毛细管电泳作为一种强有力的分析工具，已被公认。在这里，它表明，同样的毛细管电泳实验也揭示了动态性能的聚合物溶液被用作支持介质。电泳迁移率对探针大小和基质聚合物性质的依赖性显示了电泳和研究聚合物性质的其他方法之间的统一行为。
2011-02-25 cond-mat.soft
Parallel Emergence of Rigidity and Collective Motion in a Family of Simulated Glass-Forming Polymer Fluids
本研究针对模拟玻璃态聚合物流体冷却时的弹性变化问题，通过多种刚度表征方法，揭示了 emergent 弹性增长与集体运动的直接关联，建立了宏观与分子尺度刚度的定量关系并探讨了相关热力学标度。
2023-06-13 cond-mat.soft
Confinement and Activity-Driven Dynamics of Semiflexible Polymers in Motility Assays
本研究通过粗粒化模型模拟，揭示了半柔性聚合物在运动蛋白驱动及简谐限制下的非平衡动力学，发现了被困-自由两态转变及螺旋构象，为理解活性丝状体在限制下的组织提供了物理框架。
2025-09-07 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Chain Flexibility and the Segmental Dynamics of Polymers
使用分子动力学模拟，我们研究了一个家庭的模型聚合物的动态变化的链长和扭转势垒。我们专注于实验上看到的聚合物的动力学特性，但在自由旋转和自由连接的链的模拟中没有。随着链长的增加，压缩致密化的能力，以及在恒定的链段松弛时间下从恒定的Johari-Goldstein松弛时间的偏离，体积对链段动力学的影响减小，这些影响都有一个共同的起源-扭转刚度，并且对于更刚性的链，这些影响变得越来越明显。
2019-06-10 cond-mat.soft
Cracks and Crazes: On calculating the macroscopic fracture energy of glassy polymers from molecular simulations
我们结合分子动力学模拟的变形在亚微米尺度的连续断裂力学计算裂纹扩展的发病预测的宏观断裂韧性的无定形玻璃态聚合物。在这种多尺度方法中的关键成分是聚合物银纹的弹性性质和银纹原纤维通过链拔出或断裂而失效的应力。我们的研究结果是在定量协议与无量纲比，描述实验聚合物和它们的变化与温度，聚合物长度和聚合物的刚性。
2002-09-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Emergent dynamics due to chemo-hydrodynamic self-interactions in active polymers
本文以自推进液滴为单体制备自由连接活性聚合物，结合实验与最小模型模拟，揭示化学-流体动力学自相互作用引发的C形刚性、弹道及振荡推进机制。
2024-08-03 cond-mat.soft
Persistence length and plateau modulus of semiflexible entangled polymers in primitive chain network simulations
Nagoya University（名古屋大学）；University of Glasgow（格拉斯哥大学）；Università degli Studi di Napoli “Federico II”（那不勒斯费德里科二世大学）
本研究通过扩展原始链网络模型，揭示了半柔性缠结聚合物的平台模量与持久长度之间的关系为G₀~L_p^(2/3)，并验证了实验结果。
2024-11-08 cond-mat.soft
Molecular rotors to probe the local viscosity of a polymer glass
我们研究了局部粘度的聚合物玻璃在其玻璃化转变温度附近使用环境敏感的荧光分子转子嵌入在聚合物基体。转子的荧光取决于局部粘度，并且测量探针的荧光强度和寿命因此允许测量当经历玻璃化转变时聚合物玻璃中的局部自由体积。这也使我们能够研究的局部粘度和自由体积时，聚合物薄膜被置于外部应力。我们发现，薄膜不均匀流动，但经历剪切带，这是可见的空间变化的自由体积和粘度。
2022-04-19 cond-mat.soft
Friction as a probe of surface properties of a polymer glass
我们探测玻璃态聚（甲基丙烯酸甲酯）透镜和涂有甲基封端的自组装单层的平面基板之间的界面处的摩擦温度依赖性。单层表现出密度缺陷，作为钉扎网站的聚合物链。我们表明，这样的界面的剪切响应支持存在，在玻璃状聚合物的表面，一个纳米厚的层的移动链。摩擦可以归因于在该层中的粘性耗散和吸附在衬底上的链的脱钉之间的相互作用。我们进一步证明了钉扎动力学是由局域在界面的β旋转运动控制的。
2007-07-13 cond-mat.soft
Optical Probe Diffusion in Polymer Solutions
系统地回顾了介观探针粒子在聚合物溶液中运动的实验文献。主要焦点是研究小探针粒子的扩散运动。与溶液粘度的测量进行了比较。得到了一个连贯的描述，即探针扩散系数一般依赖于聚合物浓度D_p = D_0exp（-α c^nu）。我们发现α取决于聚合物的分子量，α ~ M ^0.8，而ν似乎有大M和小M值，它们之间有一个交叉。探针扩散系数并不简单地跟踪溶液粘度;相反，D_p eta通常随着聚合物浓度和分子量的增加而显著增加。在某些系统中，例如，羟丙基纤维素：水，观察到的探针光谱是双峰或三峰的。全探头现象学的扩展分析表明，羟丙基纤维素溶液的特征在于一个单一的，浓度无关的，长度尺度，大约是一个聚合物线圈的大小。在极少数系统中，人们可以看到不确定解释的重入或低浓度平台行为;从它们的稀有性来看，这些行为被合理地解释为对应于特定的化学效应。真正的微观流变学研究检查下的一个已知的外力的影响下的介观颗粒的运动也检查。在许多情况下，真实微观流变测量的粘度基本上小于用宏观仪器测量的粘度。
2007-05-22 cond-mat.soft
Effects of anchored flexible polymers on mechanical properties of model biomembranes
本研究利用结合无网格膜模型与聚合物链的粗粒化模拟，揭示接枝柔性聚合物的熵效应会提高生物膜的自发曲率和弯曲刚度，且结果与理论预测相符。
2013-04-02 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Polymer segregation under confinement: Free energy calculations and segregation dynamics simulations
采用蒙特卡罗模拟研究了两种聚合物在圆柱形管中的约束行为。每个聚合物被建模为硬球链。我们测量的自由能的系统，F，作为聚合物，λ的质量中心之间的距离的函数，并检查上的自由能函数的变化的通道直径D和长度L，以及聚合物的长度N和弯曲刚度，κ的影响。对于无限长的圆柱体，F在λ =0时达到最大值，并随λ减小，直到聚合物不再接触。对于柔性链，聚合物沿着圆柱体重叠，以获得低λ，而在λ的某个临界值以上，它们被纵向压缩并且不重叠，同时仍然接触。我们发现自由能势垒高度Δ F/kBT ~ND^{-1.93+/-0.01}。此外，重叠自由能标度为F/k_BT=Nf（lambda/N;D），其中f是由D参数化的函数。对于有限长的沟道，在体积分数φ一定的情况下，自由能垒高度随约束纵横比L/D的增大而增大，在L/D一定的情况下，自由能垒高度随φ的增大而减小。增加聚合物弯曲刚度kappa单调地降低重叠自由能。对于强约束系统，F随λ线性变化，斜率为F '（λ）~-k_BT D^{-beta} P^{-alpha}，其中对于N=200的链，beta约为2，alpha约为0.37。这些指数值与使用简单模型预测的值略有偏差，可能是由于不足以满足定义Odijk机制的条件。最后，我们使用Monte Carlo动力学模拟研究聚合物分离动力学完全灵活的链，并观察分离率随熵力大小的降低而降低。聚合物在随后的分离过程中不会发生构象松弛…
2014-10-09 cond-mat.soft
An active filament on a cylindrical surface: morphologies and dynamics
该研究通过布朗动力学模拟，揭示了圆柱面上活性聚合物的吸附-脱附转变及三种构象，并发现螺旋态旋转速度与链长呈幂律关系，表明表面曲率和链刚性可调控聚合物行为。
2024-08-20 cond-mat.soft
Revealing polymerization kinetics with colloidal dipatch particles
有限价态的胶体粒子可以自组装成类似于分子的聚合物结构。虽然它们的结构平衡特性引起了广泛的关注，但对其动力学的洞察已被证明具有挑战性。在这里，我们调查的聚合动力学的半柔性聚合物在两个维度（2D）通过直接观察组装二价粒子，键合的临界卡西米尔力。可逆的临界Casimir力创造了具有可调链解离、缔合和弯曲刚性的活性聚合条件。我们发现，不像稀释的聚合物，显示指数的尺寸分布与Flory理论非常一致，浓缩的样品表现出逮捕的旋转和平移扩散，由于在2D连续各向同性的，以cubic过渡，减缓增长动力学。通过添加更高价的颗粒，将聚合物交联成网络，可以避免这些影响。我们的研究结果连接聚合物的灵活性，聚合物相互作用和特殊的各向同性的过渡，在2D提供深入了解合成的二维聚合物的聚合过程，和生物聚合物在膜和界面。
2021-06-08 cond-mat.soft
GMXPolymer: a generated polymerization algorithm based on GROMACS
本文提出基于GROMACS的GMXPolymer生成式聚合算法，通过模拟聚合与分子动力学平衡生成非晶态聚合物结构，并在多种玻璃态聚合物上验证了其结构与热性质模拟结果与实验数据高度一致。
2024-04-03 cond-mat.soft physics.comp-ph
Scale-dependent non-affine elasticity of semiflexible polymer networks
真核细胞的细胞骨架提供机械支持并控制细胞内运输。这些功能依赖于半柔性蛋白质细丝网络的复杂机械性质。最近的理论兴趣集中在这种网络的介观性质，特别是对力学的局部，非仿射弯曲变形的影响。在这里，我们研究了局部网络变形的影响的尺度依赖的流动性的探测粒子在纠缠网络的半柔性肌动蛋白丝高带宽微流变学。我们发现，在这些网络中的微米尺寸的颗粒经历两个相反的非连续弹性效应：熵耗尽降低了有效的网络刚度，而网络的局部非仿射变形大大提高了在低频率下的刚度。我们表明，一个简单的模型的横向弯曲的细丝嵌入在粘弹性背景导致的缩放制度的表观弹性模量G '（ω）\sim ω^{9/16}，密切匹配的实验。这些结果为半柔性聚合物网络对小物体的感觉如何不同提供了定量证据，并且它们证明了非仿射弯曲变形如何主导细胞中囊泡和细胞器的流动性。
2012-10-31 cond-mat.soft q-bio.SC
Anomalous Translational Dynamics of Molecular Probes Near the Polymer Glass Transition
Department of Chemistry, Columbia University（哥伦比亚大学化学系）
研究分子探针在接近玻璃转变温度时的平动动力学，揭示动态异质性并提出理解玻璃形成体动力学的途径。
2025-12-20 cond-mat.soft
Transient behaviour of a polymer dragged through a viscoelastic medium
我们研究了聚合物在粘弹性介质中受恒定力作用时的动力学。这是一个聚合物被外力拉动穿过细胞的模型，或者是一个活性生物聚合物由于自生力而移动的模型。利用Rouse模型和与记忆相关的阻力，我们发现，质心的聚合物遵循亚弹道运动。我们确定的聚合物的长度和形状的时间演变。通过对单体运动速度的分析，我们研究了张力在聚合物中的传播。我们讨论了如何聚合物可以被用来作为一个探头的粘弹性介质的属性。
2014-07-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effects of spherical confinement and backbone stiffness on flexible polymer jamming
我们使用分子模拟研究在一个有限的容器中的一个皱巴巴的珠弹簧模型聚合物的干扰，并比较排斥球的干扰。在适当的约束计数后，刚性的开始被认为是均衡地发生在排斥球的情况下。尽管有这种共性，但弯曲容器壁和聚合物骨架键的存在引入了新的机械性能。值得注意的是，这些包括反映材料结构的振动态密度中的附加带，以及壁附近的局部接触数和密度中的振荡，但对于聚合物具有较低的振幅。聚合物具有较少的边界接触，并且这种低密度表面层强烈地降低了整体体积模量。我们进一步表明，体积模量依赖于骨干刚度可以描述的刚度系列模型，并讨论潜在的实验和生物学应用。
2019-05-30 cond-mat.soft
Interaction-Dependent Molecular Probing of Heterogeneous Glassy Dynamics in Polymer Melts
Jeju National University（济州国立大学）
本研究通过分子动力学模拟揭示了分子探针与宿主环境相互作用强度如何影响其动态异质性，建立了探针动力学与宿主动态异质性的尺度依赖对应关系。
2026-09-29 cond-mat.soft
Self and Tracer Diffusion of Polymers in Solution
本文综述了聚合物在溶液中的自扩散和示踪扩散，以及探针聚合物在基体聚合物溶液中的示踪扩散。我通过系统的再分析表明，整个已发表的文献有其浓度c和矩阵M和探针P分子量依赖性描述的一个单一的功能形式，即在c，P和M的拉伸指数。的缩放前因子和指数与聚合物分子量，浓度和尺寸的相关性进行了检查。星形聚合物扩散的标度参数与等尺寸线性链扩散的标度参数基本上没有区别。
2004-03-03 cond-mat.soft
Bridging Pico-to-Nanonewtons with a Ratiometric Force Probe for Monitoring Nanoscale Polymer Physics Before Damage
理解纳米尺度力在皮到纳牛顿范围内的传递在聚合物物理学中很重要。虽然物理方法在分析凝聚环境中的局部力分布方面存在局限性，但使用力探针的化学分析是有前途的。然而，有严格的要求，探测结构破坏前产生的局部力。这些力的大小对应于低于共价键断裂（从200 pN到几nN）和高于热波动（几pN）的范围。在这里，我们报告了一个构象灵活的双荧光力探针，理论上估计阈值约为100 pN。该探针可以对拉伸聚合物链网络中局部力的分布进行比率分析。在不改变聚合物固有性质的情况下，实时可逆地监测力分布。探针位置的化学控制表明，局部应力集中是两倍的偏向交联剂比在主链，特别是在应变硬化区。由于高灵敏度，估计应力探针的百分比比常规机械载体的激活速率高1000倍以上。
2021-12-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Forced desorption of semiflexible polymers, adsorbed and driven by molecular motors
我们制定和表征的模型来描述半柔性聚合物的动力学活动的存在下，由于电机蛋白附着不可逆的基板，和横向拉力作用在一端的细丝。马达蛋白的随机结合-解结合及其沿聚合物移动的能力产生主动力。当拉力达到阈值时，聚合物最终从基底上解吸。进行分子动力学模拟的聚合物中存在的朗之万热浴，和随机电机活动，我们得到的解吸相图。解吸馏分的波动的相关时间增加，接近完全解吸，定量捕获的幂律谱密度。我们目前的相图的理论分析，使用平均场近似在弱弯曲极限的聚合物和进行线性稳定性分析。这预测的解吸力与聚合物的抗弯刚度，主动速度和马达蛋白的持续合成能力的增加，以捕捉模拟结果的主要特征。
2015-10-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Magnetostriction in elastomers with mixtures of magnetically hard and soft microparticles: effects of non-linear magnetization and matrix rigidity
在该贡献中，混合含量的磁致弹性体（MAE），即，考虑填充有软磁和硬磁球形颗粒的混合物的聚合物基体。我们关注的对象是这种复合材料的一个基本单元，我们采取了一套由一个永久性的球形微磁体包围的弹性体层填充有磁性软微粒。我们从两个基本不同的观点对这个单元进行了比较处理。第一个是一个粗粒度的分子动力学模拟模型，该模型将复合材料呈现为珠-弹簧组件，并能够提供组件的所有微观结构变化的信息。第二种方法是完全基于连续的系统，其直接产量是宏观磁场诱导的响应的MAE外部场的描述，因为这个模型忽略了所有的微观结构的磁化过程的细节。我们发现，在某些细节不同，这两个框架是一致的预测，一个单元，包括磁性软，硬颗粒可能会显示一个非平凡的再入（扁长/扁圆/扁长）的轴向变形下的变化所施加的场强。这两个互补框架的组合的灵活性使我们能够更深入地研究磁响应的表现形式：对于磁性软粒子，我们将磁化的线性状态与饱和状态进行比较，我们用Fröhlich-Kennelly近似描述;对于聚合物基质，我们分析了其刚性对re-rentrant形变的依赖性。
2020-10-07 cond-mat.soft
The role of temperature in the rigidity-controlled fracture of elastic networks
我们研究了热波动对弹性网络断裂的影响，通过模拟具有不同刚度的中心力弹簧网络的单轴延伸，即连接。在宏观和微观层面上研究它们的失效响应，我们发现温度的增加对应于更均匀的应力（重新）分布，并引起弹簧的热激活失效。因此，材料强度随着温度的升高而降低，损伤分布在更大的长度范围内，并且观察到更具韧性的断裂过程。这些效果由网络刚度调制，因此可以通过网络连接性和弹簧的断裂阈值进行调整。温度和刚度之间的相互作用的知识提高了我们对弹性网络（如（生物）聚合物网络）断裂的理解，并可以帮助完善坚韧柔软材料的设计原则。
2020-06-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Tethered flexible polymer under oscillatory linear flow
本文通过数值模拟研究了振荡线性流中束缚于反射壁的二维柔性聚合物的非平衡结构与动力学，发现其在高低应变下呈现不同的拉伸、回缩与翻转构象，且质心运动表现出垂直于流动方向的频率倍增现象。
2024-07-21 cond-mat.soft
Dynamical Entanglement and Cooperative Dynamics in Entangled Solutions of Ring and Linear Polymers
了解缠结如何影响聚合物复杂流体的行为在许多领域都是一个公开的挑战。为了阐明稠密聚合物溶液中纠缠的性质和后果，我们提出了一种新的方法：“动态纠缠分析”（DEA），从纠缠链的成对位移关联中提取时空纠缠结构.通过将这种方法应用于大规模线性和无结，非级联环聚合物的分子动力学模拟，我们发现了一个强大的和意想不到的合作动力学：纠缠链之间的相互夹带的足迹。我们表明，DEA是一个强大的和敏感的探针，揭示了以前未被注意到的，和建筑相关的，时空结构的动态纠缠在聚合物溶液。我们还提出了一个平均场近似我们的分析，提供了以前未得到充分重视的物理见解到通用纠缠聚合物的动力学。我们设想DEA将是有用的，以分析在通用聚合物系统，如共混物和复合材料的纠缠的动态演变。
2020-12-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Glassiness and Heterogeneous Dynamics in Dense Solutions of Ring Polymers
了解拓扑约束如何影响溶液中聚合物的动力学是任何聚合物理论的基础，尤其是环的熔体。这些聚合物可以折叠成褶皱和充满空间的物体，但它们显示出大量的拓扑约束。为了理解它们的作用，在这里，我们系统地探测在不同密度的环的解决方案的响应“随机钉扎”扰动。我们发现，这些扰动触发非高斯和异质动力学，最终导致非遍历和玻璃行为。然后，我们推导出通用的标度关系的值的溶液密度和聚合物的长度标志着在未扰动的解决方案中的玻璃化的发病。最后，我们直接连接环的异构动力学与它们的空间组织和相互渗透。我们的研究结果表明，从线性聚合物系统中观察到的典型行为的偏差可能源于特定于体系结构（线程）的拓扑约束。
2017-03-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The strain-stiffening critical exponents in polymer networks and their universality
本研究通过大规模计算机模拟验证了非热应变硬化相变标度理论的临界指数预测，发现数值结果与解析预测定量一致，且该相变相对于驱动应变对称性和网络拓扑具有普适性。
2025-04-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Using Mw dependence of surface dynamics of glassy polymers to probe the length scale of free surface mobility
我们描述了一系列的玻璃态聚苯乙烯（PS）的不同分子量的表面整平实验。通过一个移动的表面层的演变所描述的玻璃薄膜方程，介绍和使用在以前的工作。与数据取得了很好的一致性，表面迁移率作为单一的自由参数。不同的分子量依赖性的流动性，然后观察到以上和以下的玻璃化转变。结果进行了讨论，在散装基质中的表面链锚定，和表面流动性的长度尺度。
2020-02-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Network rigidity at finite temperature: Relationships between thermodynamic stability, the non-additivity of entropy and cooperativity in molecular systems
提出了一种统计机械距离约束模型（DCM），明确占网络刚性之间的限制系统内存在。约束的特点是局部微观自由能函数。允许热波动约束的拓扑重新安排。配分函数是通过结合微观自由能的个人约束使用网络刚性作为一个潜在的远程机械相互作用-给出了定量解释的非加性组分熵表现在分子系统。两个精确解决的二维玩具模型，代表灵活的分子，可以进行构象变化的阐述概念，并概述DCM计算方案适用于许多类型的物理系统。有人提出，网络刚性在平衡能量和熵的生物聚合物，如蛋白质的自由能的贡献中起着核心作用。作为示范，距离约束模型是精确求解的α-螺旋线圈过渡均匀肽。将温度和大小无关的模型参数拟合到蒙特卡罗模拟数据，其包括气相长度为10的肽和水中长度为10、15、20和30的肽。将DCM与Lifson-Roig模型进行比较。据发现，网络刚性提供了一种机制，协同分子结构，包括他们的能力，自发自组织。特别是，形成一个特征的拓扑结构的约束与最可能的微观状态在不同的热力学条件下变化。
2003-09-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Non-Equilibrium Structural and Dynamic Behaviors of Polar Active Polymer Controlled by Head Activity
本研究通过分子动力学模拟发现头部活性主导极性活性聚合物构象与动力学的非平衡机制，揭示了链的回返溶胀、Flory指数非单调变化等特征，并提出动力学理论解释这些现象，为生物医学工程中控制活性agent提供了实用方法。
2023-06-28 cond-mat.soft
The packing of granular polymer chains
刚性颗粒填充到结构中，例如海滩上的沙丘，其整体稳定性由颗粒之间的平均接触次数决定。然而，当包装空间扩展的对象与灵活的形状，额外的概念必须调用，以了解所产生的结构的稳定性。在这里，我们研究的无序堆积链的柔性连接硬球。使用X射线断层扫描，我们发现长链包装成一个低密度的结构，其机械刚度主要是由骨干提供。在压实时，随机取向的半刚性环沿着链形成，并且链的包装可以理解为这些元件的堵塞。最后，我们发现紧密的相似性之间的包装链和聚合物的玻璃化转变。
2009-11-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Reversing strain deformations probe mechanisms for enhanced segmental mobility of polymer glasses
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
该研究通过光学探针重取向测量与纯力学测量，探究反向应变变形对聚合物玻璃链段流动性的影响，发现屈服应变60%及以上变形可引发老化机制，且与理论模拟结果相符。
2026-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Analysis by the Two-Fluids Model of the Dynamical Behavior of a Viscoelastic Fluid Probed by Dynamic Light Scattering
用动态光散射方法研究了一个模型瞬态网络的动力学性质。该网络由遥爪聚合物（具有两个接枝的疏水粘着剂的改性亲水聚合物）连接的微乳液液滴形成。我们比较了两个网络的性质是相似的，但在液滴中的疏水贴纸的停留时间。结果解释根据所谓的双流体模型，这是最初开发的半稀释聚合物溶液，我们在这里扩展到任何麦克斯韦粘弹性介质，其特征在于其弹性模量和终端时间测量流变学。这个模型被发现描述一致和定量的实验观察。
2004-07-14 cond-mat.soft
