Theoretical estimation of density profile of semiflexible polymers adsorbed on a surface and thermodynamic glass transition scenario by means of the Bethe-Peierls approximation
我们开发了一个理论描述的密度分布的半柔性聚合物吸附到一个平面表面上。理论分析由两部分组成。作为第一部分，我们计算的密度分布的吸附聚合物的开发扩展的Bethe-Peierls近似的情况下，非均相系统。这种方法依赖于单链吸附理论和格点形式的自洽场论的结合。半柔性链的描述，将一个有限的配位数的晶格的考虑，在以前的Silberberg方法的精神。发达的晶格理论采用了最近邻对的片段和有限的链长之间的相互作用。在无限配位数的极限下，该理论完全映射为Scheutjens-Fleer理论。作为所开发的方法的第二部分，我们计算的构型熵，调查如何的密度结构的半柔性聚合物的表面附近的非吸收表面附近的玻璃化转变温度和增强附近的强吸引力的表面可能降低。
2013-07-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Semiflexible polymer rings on topographically and chemically structured surfaces
我们调查的半柔性聚合物环，如环状DNA，吸附到地形或化学结构的基板表面的形态。我们分类两个条纹表面结构，（i）地形表面凹槽和（ii）化学结构化的表面域的所有平衡形态。对于这两种类型的条纹，我们发现四个平衡形状：一个圆形的环形和一个局限的细长形状，以及两个形状包含凸起。我们确定了这些形态的完整的分叉图作为其轮廓长度的函数和粘结强度与弯曲刚度的比率。对于由几个条纹组成的更复杂的几何形状，我们发现细长形状之间的过渡级联。最后，我们比较我们的研究结果环凝聚吸引力的相互作用。
2014-05-25 cond-mat.soft
Scattering function of semiflexible polymer chains under good solvent conditions
利用截断-富集Rosenbluth蒙特卡罗算法，在考虑拉伸力的影响下，在$d=2$和$d=3$维上计算了半柔性大分子稀溶液在良溶剂条件下的散射函数.使用自避免行走的$N = 25600$步骤上的正方形和简单立方晶格，可变链刚度建模通过引入能量罚$ε_b$链弯曲;改变$q_b=\exp (- ε_b/k_BT)$从$q_b=1$（完全柔性链）到$q_b = 0.005$，持久长度可以变化超过两个数量级。对于未拉伸的半柔性链，我们测试的Kratky-Porod蠕虫状链模型描述的散射函数的适用性，并讨论方法提取持久性长度估计散射。虽然在$d=2$中，从棒状链到自避免行走的直接交叉使Kratky-Porod描述无效，但如果Kuhn段$n_K$的数量不超过极限值$n^*_K$（取决于持久长度），则在$d=3$中对于刚性链成立。对于拉伸链，Pincus斑点大小作为进一步的特征长度尺度输入。如果使用实际观察到的链延伸$<X>$（在力的方向上的端到端距离）以及相应的纵向和横向线性尺寸$<X^2> - <X>^2$、$<R_{g,\bot}^2>$，则通过修改的德拜函数很好地描述了散射的各向异性。
2012-08-17 cond-mat.soft
Entropic Unmixing in Nematic Blends of Semiflexible Polymers
当溶致溶液的渗透压变化时，具有相同链长但不同持久长度的半柔性聚合物的二元混合物分离成两个共存的不同的双相。分子动力学模拟和密度泛函理论预测的相图要么有一个三相点，其中的各向同性相共存的两个三相，或一个临界点内的非混合的混合物。组分之间的局部优选键角的差异驱动这种不混合，而单体之间没有任何吸引力的相互作用。
2020-09-14 cond-mat.soft
Mesoscale simulation of semiflexible chains. I. Endpoint distribution and chain dynamics
用数值模拟的方法研究了半柔性光纤的端点分布和动力学特性。简要介绍了柔性和半柔性聚合物的分析理论。特别是，一个封闭的表达式给出了蠕虫状链的弛豫谱，它决定了聚合物的扩散和流变。其次，建立了具有完全流体动力学相互作用的蠕虫状链的仿真模型，并给出了弯曲和扭转模量的关系式。引入两种方法将扭转刚度纳入模型。通过模拟热浴中的单链，并将链的端点分布与建立的Monte Carlo结果进行比较，验证了该模型的有效性。得出的结论是，扭转刚度导致一个稍短的有效持久长度为一个给定的弯曲刚度。为了进一步验证模拟模型，研究了固定持续长度和改变聚合物长度N的聚合物扩散。扩散常数显示交叉从劳斯爬行行为。由单体置换得到的末端弛豫时间与蠕虫链理论一致。还研究了链交叉的概率。这种可能性很低，不会影响目前的结果。
2013-06-06 cond-mat.soft
Shapes of Semiflexible Polymers in Confined Spaces
本文研究了半柔性聚合物在正方形盒子中的构象。蒙特卡罗模拟的结果表明，当聚合物的持久长度变得与盒的尺寸相当时，存在形状转变。引入一个序参量来量化这种行为。一个简单的平均场模型被构造来研究形状转变对聚合物的有效持续长度的影响。
2007-12-11 astro-ph cond-mat.soft physics.bio-ph
Adsorption of finite semiflexible polymers and their loop and tail distributions
我们讨论了半柔性聚合物的吸附到一个平面的吸引壁，并集中在问题的吸附阈值的聚合物的{ \it有限}长度和他们的循环和尾部分布使用蒙特卡罗模拟和分析参数。对于吸附阈值，我们发现三个制度：（i）一个灵活的或高斯制度，如果持久性长度小于吸附势的范围，（ii）半柔性制度，如果持久性长度大于潜在的范围，和（iii）对于有限的聚合物，一个新的交叉到一个刚性杆制度，如果偏转长度超过轮廓长度。在柔性和半柔性区域，由于相关长度超过轮廓长度，因此出现有限尺寸修正。然而，在刚性杆体系中，如何通过接枝或限制来限制全局取向或平移自由度是至关重要的。我们讨论了有限的尺寸修正聚合物接枝到吸附表面和聚合物限制的第二个（平行）硬壁。基于这些结果，我们得到了一种方法来分析吸附数据的有限半柔性聚合物，如丝状肌动蛋白。对于循环和尾部分布，我们发现幂律指数衰减的长度尺度超过相关长度。我们推导并确认了柔性和半柔性聚合物的环和尾幂律指数。这使我们能够解释，接近过渡，半柔性聚合物有显着更小的环和柔性和半柔性聚合物解吸通过扩大其尾部长度。尾部分布使我们能够从实验数据中提取肌动蛋白丝单位吸附长度的自由能[D。Welch等人，软物质11，7507（2015）]。
2017-07-18 cond-mat.soft
Semiflexible polymer enclosed in a 3D compact domain
使用[Rev. E 100，012503（2019）]中开发的随机曲率方法，在每当$3\ell/\ell_ {p}> 1$时的状态下，研究了封闭在体积$V:=\ell^{3}$中的半柔性聚合物的构象状态作为路径的随机实现，其中$\ell_{p}$是持久长度。半柔性聚合物封闭在立方体和球体的情况下被认为是。在这些情况下，我们探讨了Spakowitz-Wang型聚合物的形状转变，其中临界持续长度在均方端到端距离的水平上区分振荡相和单调相。这种形状的转变提供了一个普遍的签名的一个半柔性聚合物的行为限制在一个紧凑的域的证据。
2021-05-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Free Energy of Twisted Semiflexible Polymers
我们调查的作用，在单分子测量扭矩链接（$t-lk$）曲线的波动。对于有限持久长度的半柔性聚合物（即轮廓长度$L$与持久长度$L_P$相当的聚合物），恒定扭矩（等扭矩）系综中的扭矩-连接曲线与恒定连接（等连接）系综中的扭矩-连接曲线不同。因此，一个遇到的概念上有趣的问题的“自由能的过渡”在切换合奏，同时进行转矩链路测量。我们预测依赖于半柔性参数$β= L/L_P$的这一额外的贡献的自由能显示为一个地区的扭矩链接平面。这可以通过未来使用单一生物聚合物的扭矩连杆实验进行测试。我们带出的刚性聚合物的扭矩链接曲线的不等价性，并提出明确的解析表达式的{ \it独特}扭矩链接关系在两个合奏和自由能差切换合奏在这种情况下。我们的工作的预测可以测试对扭转约束的生物聚合物的单分子实验。
2008-05-16 cond-mat.soft
End-monomer dynamics in semiflexible polymers
在文献中的实验争议的刺激下，我们研究了半柔性聚合物的末端单体动力学通过布朗流体动力学模拟和动态平均场论。在过去几年中，对双链DNA扩散过程中末端单体动力学的精确实验观察给出了相互矛盾的结果：一项研究表明，在中间时间，均方位移（MSD）r^2（t）~ t^（1/2）出现了意想不到的Rouse样标度，对应于长度尺度大于持续长度但小于螺旋尺寸的波动;另一项研究声称，在相同的时间范围内，更传统的齐姆标度r^2（t）~ t^（2/3）。我们发现了一个新的中间动力学区域，其中末端单体MSD的有效局部指数alpha（t）= d log r^2（t）/ d log t，对于足够长的链，下降到Zimm值2/3以下。与Zimm预测的偏差随着链长的增加而增加，尽管它没有达到1/2的Rouse极限。这种中间状态的定性特征，特别是α（t）随链和持久性长度的变化，可以通过启发式缩放参数来再现。异常低的值的有效指数α的解释流体动力学效应有关的缓慢交叉的长度尺度上的动态小于持久性长度的动态更大的长度尺度。
2009-06-20 cond-mat.soft
Conformational landscape of long semiflexible linear and ring polymers near attractive surfaces
本文利用粗粒化模拟考察吸引壁附近拥挤半柔性聚合物的平衡构象，揭示长度、弯曲刚度、拥挤剂密度及线性/环形拓扑对吸附构象图景的影响。
2023-04-23 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Stochastic curvature of enclosed semiflexible polymers
研究了半柔性聚合物在典型尺寸为$a$的紧致域中的构象状态，在随机曲率满足白噪声涨落定理的假设下，将其作为Frenet方程定义的路径的随机实现.这种方法使我们能够推导出的赫尔曼-乌尔曼方程，在那里我们利用多极分解，使我们能够表明，位置概率密度函数是很好地描述了电报员的方程时，$2a/\ell_{p}>1$，其中$\ell_{p}$是持久性长度。我们还开发了一个Monte Carlo算法用于计算机模拟，以研究在一个紧凑的域中的构象状态。此外，半柔性聚合物封闭在一个正方形域的侧$a$的情况下，作为一个明确的例子制定的理论和算法。在这种情况下，我们表明存在类似于Spakowitz和Wang [Phys. Rev. Lett. { \bf 91}，2（2003）]，其中在这种情况下，临界持续长度是$\ell^{*}_{p}\simeq a/8$，使得均方端到端距离对于值$\ell_{p}>\ell^{*}_{p}$表现出振荡行为，而对于$\ell_{p}<\ell^{*}_{p}$，其表现为单调增加。
2018-12-08 cond-mat.soft
Breakdown of the Kratky-Porod Wormlike Chain Model for Semiflexible Polymers in Two Dimensions
通过对$d=2$维半柔性聚合物的大规模蒙特卡罗模拟，验证了Kratky-Porod模型的适用性。该模型被广泛用作描述刚性聚合物的构象和力-延伸曲线的“标准模型“。结果表明，半柔性聚合物在$d=2$中表现出从硬杆到自回避行走的交叉，中间高斯制度（暗示的Kratky-Porod模型）是完全不存在的。因此，后者也可以描述力与延伸曲线，只有当轮廓长度是只有几倍大于持久长度。生物聚合物在界面上的实验的后果进行了简要讨论。
2011-11-14 cond-mat.soft
Free energy of a folded semiflexible polymer confined to a nanochannel of various geometries
利用蒙特卡罗模拟研究了长通道内折叠半柔性聚合物的构象性质。我们测量构象自由能相对于聚合物的端到端距离的变化，并从这些功能中，我们提取的发夹折叠的自由能，以及所产生的熵力沿通道重叠的聚合物的部分之间的相互作用。我们考虑缩放的自由能相对于不同的持久性长度的聚合物，以及在圆柱形，矩形和三角形通道的限制的通道尺寸。我们专注于聚合物的行为在经典的Odijk和回折Odijk制度。我们发现熵力的缩放接近预测的缩放参数，在第二维里水平上处理偏转段之间的相互作用。此外，测得的发夹折叠自由能是一致的，直接从最近的圆柱形通道的理论计算。它也是一致的，从测量的聚合物的全球持久性长度在最近的模拟研究中的反折Odijk政权的值。
2018-05-31 cond-mat.soft
Anomalous fluctuations of nematic order in solutions of semiflexible polymers
轮廓长度$L$超过其持久长度$\ell_p$的半柔性聚合物中的有序性通过将聚合物限制在半径$r_{eff}$远大于半径$r_ρ$的圆柱体中来描述，这是从溶液的相应浓度预期的。大规模分子动力学模拟结合密度泛函理论被用来定位各向同性向列（$I-N$）的过渡，并验证这种圆柱形的限制。异常波动，由于链偏转从相邻的链中的α相的建议。将偏转视为半柔性聚合物向列有序相中的集体激发，阐明了现有理论在描述$I-N$转变时存在缺陷的根源。
2016-04-04 cond-mat.soft
Semiflexible Polymers Under Good Solvent Conditions Interacting With Repulsive Walls
利用密度泛函理论和分子动力学模拟研究了半柔性聚合物在排斥性平面壁约束下的溶液，阐明了壁面对聚合物链排列的促进作用和单体-壁面排斥作用引起的耗尽作用之间的竞争.一个粗粒度的珠弹簧模型与债券弯曲的潜力进行了研究，改变的轮廓长度和持久性长度的聚合物，以及在溶液中的单体浓度（良好的溶剂条件下，假设整个，和溶剂分子不包括明确）。研究了近壁处单体密度和压力张量分量的分布，得到了溶液的表面张力。虽然对于柔性聚合物，表面张力随着链长略微降低，但是对于刚性聚合物，其明显地随着链长增加。因此，在固定的密度和固定的链长下，表面张力也随着持续长度的增加而增加。链端总是在壁附近富集，但这种效应对于刚性聚合物比柔性聚合物大得多。此外，还研究了壁面附近的均方回转半径分量和介电序参量的分布，以阐明壁面诱导介电有序发生的条件。
2016-04-11 cond-mat.soft
Self Consistent Field Theory of isotropic-nematic interfaces and disclinations in a semiflexible molecule nematic
本文用自洽场理论研究了半柔性液晶分子的各向同性-向列界面与向错，发现缺陷核心尺寸随可压缩性降低而减小，并受链持久长度和相互作用强度调控。
2025-02-28 cond-mat.soft
The conformation of a semiflexible filament in a quenched random potential
出于观察的存储过剩的弹性自由能-（预应力）-在交联的半柔性网络，我们考虑的问题，一个单一的半柔性聚合物的构象统计在淬火的随机电位。随机势，它代表了交联到其他长丝的效果，被假定为具有有限的相关长度$ξ$和平均强度$V_{0}$。我们研究了在$\ell_{P} \gg L_0$的极限下，具有热持久长度$\ell_{P}$和长度$L_0$的暗条曲率的统计分布。我们比较我们的理论预测有限元布朗动力学模拟。最后，我们评论的有效性，在解决这些问题的副本字段技术。
2019-01-15 cond-mat.soft
Excluded volume effects on semiflexible ring polymers
二维半柔性聚合物环的研究都通过成像圆形DNA吸附在云母表面上，并通过Monte Carlo模拟的幻影聚合物，以及聚合物的有限厚度。在整个范围内的灵活性的大小和形状的不同模型的比较表明，排除体积有限的厚度引起的各向异性增加的主轴的构象，形状的变化，实现了增强的相关性沿轮廓。
2010-04-14 cond-mat.soft q-bio.BM
Elastic behavior of a semiflexible polymer in 3D subject to compression and stretching forces
我们阐明了蠕虫状链在三维压缩下的弹性行为，并提供精确的解决方案，实验上可访问的力-延伸关系的广义球波函数。与经典的欧拉屈曲不稳定性形成鲜明对比的是，夹持半柔性聚合物的力-延伸关系表现出从几乎拉伸到屈曲构型的平滑过渡。特别是，相关联的敏感性，它测量的聚合物的响应所施加的力的强度，显示在附近的临界欧拉屈曲力的一个突出的峰值。对于增加的持久性长度，力-延伸关系和半柔性聚合物的敏感性接近经典杆的行为，而热波动允许更灵活的聚合物抵抗所施加的力。此外，我们发现，半柔性聚合物局限于2D可以反对所施加的力比在3D更强烈。
2019-11-08 cond-mat.soft
Nanorods of Well-Defined Length and Monodisperse Cross-Section Obtained from Electrostatic Complexation of Nanoparticles with a Semiflexible Biopolymer
我们表明，通过结合小角X射线散射（SAXS）和低温透射电子显微镜（cryo-TEM），阴离子二氧化硅纳米粒子（SiNPs）组装成明确定义的一维簇时，与稀释溶液的半柔性壳聚糖聚阳离子。纳米棒在过量的SiNP中是稳定的，并且由10个SiNP良好有序地组成直的单链，长度Lrod \approx为184.0 nm，半径Rrod = 9.2 nm = RSiNP。我们指出，壳聚糖的持久长度与SiNP半径之比，在这里等于1，可以是获得这样的原始对象的决定性条件。
2012-10-21 cond-mat.soft
Lattice models of directed and semiflexible polymers in anisotropic environment
我们研究了聚合物在平行取向的扩展柱状缺陷存在下的构象性质。考虑了两类大分子：沿外部拉伸场方向择优取向的所谓部分定向聚合物和半柔性聚合物。我们在格子模型的框架内工作：部分定向自回避行走（PDSAW）和有偏自回避行走（BSAW）。我们的PDSAW的数值分析表明，拉伸场和各向异性之间的竞争所造成的扩展缺陷的存在导致系统中存在的三个特征的长度尺度。在每一个固定的浓度的混乱，我们发现了一个过渡点，扩展缺陷的影响是完全平衡的拉伸场。在各向异性环境中的数值模拟揭示了聚合物刚度的增加。特别是，半柔性聚合物的持久长度增加的存在下的障碍。
2015-07-23 cond-mat.soft
Monte Carlo study of multiply crosslinked semiflexible polymer networks
我们提出了一种方法来产生现实的，三维网络的交联半柔性聚合物。这些网络的自由能是从各个聚合物的力延伸特性和它们通过交联的持久方向性获得的。一个Monte Carlo计划是用来获得各向同性，均匀的网络，最小化的自由能，并为所有相关参数可以改变：的持久性长度，轮廓长度以及交联长度可以随意选择。我们还提供了对受剪切应变的网络力学性能的初步调查，表明它们显示出预期的非线性硬化行为。此外，一个关键的作用，非亲和性和它的关系，在网络中的秩序被发现。
2008-10-02 cond-mat.soft
Mesoscale simulation of semiflexible chains. II. Evolution dynamics and stability of fiber bundle networks
本文用Johnson-Kendall-Roberts（JKR）弹性接触模型模拟了缔合半柔性纤维和纤维与胶体颗粒混合物的网络形成，并给出了颗粒弹性和表面能的相图。当纤维自组装时，它们形成足够大的纤维-溶剂表面能的网络。如果表面能高于单个颗粒结晶的值，则粘附力驱动扩散限制的聚集。两种机制有助于粗化：非关联链加入现有的束，和纤维束合并。当网络连接的长度大致为持久长度时，粗化停止，与表面能无关。如果表面能低于单个颗粒结晶时的值，则仍可以形成网络，但速度要慢得多（反应受限）。当链条或多或少平行运行时，它们之间就会形成松散的（类似液体的）集合体。这些组装体通过扩散和聚集生长，并形成松散的网络，其在微相分离中设置，即脱水收缩。只有当团簇结晶时，粗化过程才停止。在这种情况下，网络连接的长度大于单链的持久长度，并且取决于表面能的值。在这项研究中，所有的半柔性均聚物网络都表现出脱水收缩。纤维和胶体颗粒的混合物也形成纤维束网络，但是通过选择足够低的胶体体积分数，获得溶胀凝胶。该模型的应用是在生物系统中，纤维自组装成细胞壁和骨组织。
2013-06-06 cond-mat.soft
Radial Distribution Function for Semiflexible Polymers Confined in Microchannels
推导了半柔性聚合物在外加电位下端到端距离$\vec{R}$的分布$G(\vec{R})$的解析表达式，以阐明限制对生物分子力学和统计性质的影响.对于抛物型约束的结果是准确的，而对于现实的潜力的自洽的ananadium的开发，使$G(\vec{R})$是明确的，即使是硬壁约束。的理论结果是在很好的定量协议与荧光显微镜数据的肌动蛋白丝限制在矩形形状的微通道。这允许明确地确定持久长度$L_P$和统计特性（例如，Odijk偏转长度$λ$）对沟道宽度$D$的依赖性。结果表明，忽略约束的影响导致一个显着高估的弯曲刚度的细丝。
2006-12-22 cond-mat.soft
Electrostatic Persistence Length Revisited. I. Theory
North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）
本研究构建涵盖柔性与半刚性/刚性聚电解质的统一标度理论，识别9种构象标度区，推广静电团与排斥体积概念，揭示盐浓度调控的构象演化规律，验证了静电持久长度的平方标度关系。
2026-08-26 cond-mat.soft
Persistence-Length Renormalization of Polymers in a Crowded Environment of Hard Disks
半柔性聚合物最显著的特性是它的持续长度，定义为沿其轮廓的切线相关的衰减长度。使用一个有效的随机增长算法的样品嵌入淬火的二维硬盘流体中的聚合物，我们发现明显的蠕虫状链统计与重正化的持久性长度。我们确定了一个普遍形式的无序重整化，这表明自己作为一个定量的分子拥挤的措施。
2014-10-22 cond-mat.soft
Suppression of Aggregation in Natural-Semiflexible/Flexible Polyanion Mixtures, and Direct Check of the OSF Model using SANS
当生物半柔性的透明质酸（HA）嵌入另一种带负电荷的柔性α链（聚苯乙烯磺酸钠）的混合物中时，其聚集和其他相互作用受到抑制。我们使用小角中子散射、同位素标记和对比度匹配，仅在混合物中直接看到HA。在低离子强度下，通常在纯HA溶液中观察到聚集，一组明确的实验结果表明，我们既没有观察到HA聚集，也没有观察到HA峰（观察单一物质的溶液）;相反，我们观察到单链的蠕虫状链行为特征，其持续长度随德拜屏蔽长度的平方Le~κ^-2而变化，如Odijk先前所预测的，但尚未在聚合物链上观察到。
2009-04-06 cond-mat.soft
Kinetics of Interior Loop Formation in Semiflexible Chains
半柔性链内部单体之间的环形成描述了生物分子折叠和DNA弯曲中的基本事件。我们使用平均场方法解析计算半柔性链的内部距离分布函数。利用由距离分布函数导出的平均力势，采用Kramers理论，给出了内成环动力学的一个简单表达式。对于DNA的参数，这是适当的，在比较的情况下，理论预测是在良好的协议与明确的布朗动力学模拟蠕虫状链（WLC）模型。当环的刚度不同于悬挂端的刚度时，内部成环时间（$τ_{IC}$）可以大大改变。如果悬挂端比环更硬，则对于具有均匀持久长度的WLC的情况，$τ_{IC}$增加。相比之下，柔性悬挂末端的附接提高了内部环形成的速率。该理论还表明，如果单体带电荷并通过屏蔽库仑势相互作用，则在低离子浓度下，环化（$τ_c$）和内部成环（$τ_{IC}$）时间都大大增加。因为$τ_c$和$τ_{IC}$基本上都是由有效持续长度（$l_p^{(R)}$）决定的，所以我们通过改变单体之间的排斥相互作用的范围来计算$l_p^{(R)}$。对于短程相互作用，$l_p^{(R)}$几乎与裸持久长度一致，裸持久长度在很大程度上由主链连接性决定。这一发现合理化的有效性描述了一些实验观察（生物聚合物的力和环化动力学的响应）在生物分子中使用WLC模型与有效的持久性长度。
2006-01-19 cond-mat.soft q-bio.BM
Quantitative Tube Model for Semiflexible Polymer Solutions
我们开发了一个分析和定量理论的管模型的概念纠缠网络的半柔性聚合物。导出了管径L_perp的绝对值作为聚合物的持续长度l_p和网络的网格尺寸xi的函数。对于首阶，我们发现L_ \perp = 0.32 xi^{6/5} l_p^{-1/5}，这与已知的渐近标度律是一致的.此外，我们的理论提供了校正缩放，占有限的聚合物长度的影响，并占主导地位的网格尺寸聚合物长度比。我们通过广泛的计算机模拟来支持我们的分析研究。这些允许验证我们的理论描述必不可少的假设，并提供了一个很好的协议与分析计算的管径。此外，我们提出了模拟数据的网络中的管宽度的分布函数。
2007-03-03 cond-mat.soft
Adsorption of a semiflexible polymer onto interfaces and surfaces
我们考虑了半柔性高分子链吸附到界面和表面上，通过使用微分方程的分布函数$G(R,L)$的端到端的距离$R$，这是与后者的矩扩展。我们提出的近似处理的结果，包括考虑到二阶和四阶矩的微分方程$G(R,L)$。半柔性聚合物吸附的基本特征是：{ \it i}）存在一个新的局部长度尺度，导致吸附聚合物的单体密度呈双指数衰减; { \it ii}）半柔性聚合物对界面和壁面的结合均弱于柔性聚合物。提出的近似理论仅限于弱吸附的制度，在小尺度上的聚合物的棒状行为的影响是弱的。
2001-07-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Free energy and extension of a semiflexible polymer in cylindrical confining geometries
我们考虑一个长的，半柔性的聚合物，持久长度$P$和轮廓长度$L$，波动在一个狭窄的圆柱形通道直径$D$。在区域$D\ll P\ll L$中，限制自由能$ΔF$和聚合物占据的通道长度$R_\parallel$由Odijk关系式$ΔF/R_\parallel=A_\circ k_BTP^{-1/3}D^{-2/3}$和$R_\parallel=L[1-α_\circ(D/P)^{2/3}]$给出，其中$A_\circ$和$α_\circ$是无量纲振幅。使用模拟算法的启发PERM（修剪富集Rosenbluth方法），它产生的结果非常长的聚合物，我们确定$A_\circ$和$α_\circ$和类似的振幅与矩形横截面的通道。对于一个半柔性聚合物被限制在一个圆柱的表面，相应的振幅推导出一个精确的解析方法。这些结果对于解释微通道或微流体装置中生物聚合物的实验是相关的。
2007-04-19 cond-mat.soft
Statistical mechanics of semiflexible ribbon polymers
用解析法和模拟法研究了由两条半柔性链组成的带状聚合物的统计力学。系统被发现有一个交叉过渡，在某些有限的温度下，从一种类型的短程秩序的一个根本不同的排序的短程秩序。在高温区，两点关联函数的对象是相同的蠕虫状链，而在低温区，它们是不同的，由于扭曲结构。交叉发生时，个别股的持久性长度变得与丝带的厚度相当。在低温制度，观察到的带状物具有一种新的“扭结杆”的结构，与相互排斥的扭曲和弯曲的光滑蠕虫状链行为相反。这是由于其各向异性刚度，并对应于{ \it infinitely}强扭转-弯曲耦合。双链聚合物也研究了在受限的几何形状。它示出，当聚合物被限制在一个特定的方向上的尺寸小于裸露的持久性长度的个别股，它开发的锯齿形构象所示的振荡切线-切线关联函数在限制的方向。增加限制板的分离导致到自由行为的交叉，这发生在接近裸持久长度的分离处。预期这些结果与涉及两种或更多种刚性或半柔性聚合物的络合的实验相关。
2000-06-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase behavior of flexible and semiflexible polymers in solvents of varying quality
采用密度泛函理论和分子动力学模拟方法研究了半柔性高分子在不同质量溶剂中的相分离和有序化的相互作用。我们研究了粗粒度的模型，与键角的潜力，以控制链刚度，链长度可比的持久性长度的链。我们改变了单体单元的密度和控制隐式溶剂质量的有效温度。对于非常刚性的链，只有一个单一的过渡，从各向同性流体到一个无规管被发现，与“天鹅颈”拓扑结构的相图。然而，对于刚性较低的链，在临界点结束的不同浓度的各向同性流体之间的不混合也在高于三相点的温度下发生。相关的临界行为进行了检查，在MD模拟和发现与伊辛普适性兼容。除了这个临界行为，DFT计算同意定性与MD模拟。
2019-05-16 cond-mat.soft
Shapes of Semiflexible Polymer Rings
研究了半柔性聚合物环在整个柔性范围内的形状。调查的联合分布的非球面性和非球面性的性质，以及它们各自的平均值，我们发现两个不同的形状制度，这取决于聚合物的灵活性。对于小周长持久长度的波动环表现出只有平面，椭圆形的配置。在更高的柔韧性下，出现了三维起皱结构。紧密的聚合物环的分析计算证实了在刚性制度的椭圆形。
2008-02-07 cond-mat.soft q-bio.BM
Chain motion and viscoelasticity in highly entangled solutions of semiflexible rods
利用布朗动力学模拟研究了半柔性聚合物的高纠缠解。弯曲波动的半柔性杆显着影响纠缠只有在浓度$c^{**}$，其中$c^{**}\sim 10^{3}L^{-3}$相似的长度$L$和持久长度的链。对于$c > c^{**}$，管半径$R_{e}$接近依赖性$R_{e} \propto c^{-3/5}$，并且线性粘弹性响应产生对于$c < c^{**}$不存在的弹性贡献。实验对各向同性解决方案的$F$ -肌动蛋白跨度浓度附近的$c^{**}$的预测渐近缩放的平台模量$G \propto c^{7/5}$尚未有效。
2007-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Density and inertia effects on two-dimensional active semiflexible filament suspensions
本文通过数值模拟研究了密度和惯性对二维活性半柔性丝悬浮液中链状与螺旋状结构转变的影响，发现增加密度会引发从螺旋态回到开放链的重入相变，并揭示了惯性效应导致的螺旋解旋机制。
2024-05-10 cond-mat.soft
Influence of surface interactions on folding and forced unbinding of semiflexible chains
我们利用理论和模拟研究了吸附半柔性高分子链的折叠和强迫解束缚跃迁。这些过程描述了生物学相关的现象，包括蛋白质之间的粘附相互作用和受体与细胞壁的束缚。结合界面被建模为一个固体表面和蠕虫状链被用于半柔性链。使用Langevin模拟，我们研究了球拍状和环形结构的有序动力学的存在下，有吸引力的表面和聚合物链之间的相互作用。对于一系列的相互作用，温度，和持久长度l_p，我们得到了所有相关形态的单体密度分布n（x）。对n（x）的模拟结果与理论符合得很好。在表面上的环形的形成似乎是一个一级转变。通过使表面结构受到拉力f来探测链-表面相互作用。平均延伸x随f的变化呈现S形曲线，在非折叠态f_c处有明显的全或无跃迁，结构态越多，跃迁越大。模拟的x与理论预测相比较。临界力f_c是固定温度下l_s/l_c的函数，其中l_c，l_s分别是表示分子内和链表面吸引力强度的长度尺度。对于固定的l_s，f_c随l_p的减小而增大。
2005-09-26 cond-mat.soft
Thermal Fluctuations of Anisotropic Semiflexible Polymers
真核细胞中微管和其他细胞骨架丝的热涨落在很大程度上控制着细胞骨架的复杂流变特性。近年来，许多努力已经投入到捕捉这些波动的动力学分析和数值模型的手段。这些尝试对于各向同性聚合物已经非常成功，但仍然限于各向同性聚合物。为了正确解释（强）各向异性半柔性聚合物的实验工作，需要一种数值建模工具，可以准确地捕获具有各向异性材料特性的聚合物的动力学。在目前的研究中，我们提出了一个有限元（FE）框架模拟一个单一的各向异性半柔性聚合物的热动力学。首先，我们证明了我们的框架的准确性，通过比较模拟的均方位移（MSD）的端到端的距离与分析预测的基础上的蠕虫状链模型。然后，我们实现了横观各向同性材料模型，生物聚合物，如MT的特性，并研究了持久性长度的纵向剪切模量和相应的杨氏模量之间的各种比率。最后，我们把我们的研究结果的背景下，解决最近的实验工作嫁接横观各向同性MT。在这项研究中，一个简化的静态力学模型被用来推断一个非常高的MT各向异性水平解释的观察，嫁接MT的持久性长度增加的轮廓长度的增加。我们表明，通过我们的FE框架，各向异性属性不能占报道的长度依赖的持久性长度。
2011-10-25 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Spectral Signatures of Active Fluctuations in Semiflexible Polymers
Indian Institute of Science Education and Research Mohali（印度科学教育研究所穆哈利分校）
研究活跃环境如何转化为半柔性聚合物内部波动谱，通过显式主动布朗粒子的力统计推导出时序持久和空间相关的噪声模型，并通过模拟验证。发现活动性重新组织波动谱而非均匀改变：增强主动力主要增强最低模式，而增强持久性使谱权重向更长波长转移。
2026-04-11 cond-mat.soft
Droplet transport in a nanochannel coated by hydrophobic semiflexible polymer brushes: the effect of chain stiffness
本文采用非平衡分子动力学模拟方法研究了链刚度对涂有半柔性疏水聚合物的纳米通道内液滴流动的影响。所研究的系统，然后是一个移动的液滴在狭缝通道中，与它的蒸汽共存，并受到周期性的边界条件的流动方向。由末端珠接枝到限制壁的聚合物链由粗粒模型描述，该模型考虑链连接性、排除体积相互作用和局部链刚度。刷的流变学，摩擦和动力学特性的探索在很宽的范围内的持久性长度。我们发现了丰富的行为的聚合物构象和伴随的变化，在广泛的研究聚合物刚度的摩擦性能。对于持久长度小于其轮廓长度的聚合物，随着链的刚性增加，观察到液滴速度的快速降低。我们发现刷的内部动力学和液滴传输特性之间有很强的关系，这可用于通过表面官能化来定制流动特性。刷层的单体，在液滴下，呈现集体的“跑步机带”样动力学，其只能由于接枝链的存在而存在。我们描述了它的变化，在聚合物刚度的变化，二维速度和密度分布的空间延伸。由于液滴的存在下的聚合物刷的变形进行了详细的分析。最后，通过改变液气比来研究液滴-气体相互作用，观察到与在连续液滴之间存在大间隙的液滴的训练相比，彼此靠近流动的液滴的速度增加16%。
2017-10-17 cond-mat.soft
Fluctuations of a long, semiflexible polymer in a narrow channel
我们考虑一个不可扩展的，半柔性的聚合物或蠕虫状链，持久长度$P$和轮廓长度$L$，波动在直径$D$的圆柱形通道。在对应于长的紧密限制的聚合物的状态$D\ll P\ll L$中，聚合物占据的通道$<R_\parallel>$的平均长度和与平均值的均方差分别作为$<R_\parallel>=[1-α_\circ(D/P)^{2/3}]L$和$<ΔR_\parallel^{\thinspace 2}\thinspace>=β_\circ(D^2/P)L$变化，其中$α_\circ$和$β_\circ$是无量纲振幅。在早期的工作中，我们确定了$α_\circ$和类似的幅度$α_\Box$的通道具有矩形截面的模拟非常长的链。在本文中，我们估计$β_\circ$和$β_\Box$从模拟。的估计进行了比较，精确的分析结果半柔性聚合物限制在横向上的抛物线势，而不是一个通道，并与最近的实验。对于抛物型约束势，我们也得到了一个简单的解析结果的分布$R_\parallel$或径向分布函数，这是渐近准确的大$L$和实验上看到的歪斜的形状。
2010-08-09 cond-mat.soft
Controlling adsorption of semiflexible polymers on planar and curved substrates
我们研究了半柔性聚合物如聚电解质或DNA在平面和弯曲基底上的吸附，例如，球或搓板基板通过短程电位使用广泛的蒙特卡罗模拟，缩放参数，和分析转移矩阵技术。我们表明，刚性或半柔性聚合物在平面基板上的吸附阈值可以由聚合物刚度控制：吸附需要最高的潜在强度，如果聚合物的持久性长度匹配的范围内的吸附电位。在弯曲的衬底上，即，吸附球或吸附搓板表面，吸附可另外通过表面结构的曲率来控制。在吸附状态下的额外的弯曲能导致临界吸附强度的增加，这取决于基板结构的曲率半径。对于吸附球，这产生了用于吸附的最佳聚合物刚度，即，吸附的临界势强度的局部最小值，这可以通过曲率来控制。对于二维和三维搓衣板基板，我们确定的持久性长度的范围和有效控制的吸附阈值的基板曲率的机制。
2015-08-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Viscoelasticity of Dilute Solutions of Semiflexible Polymers
我们使用布朗动力学模拟和理论的剪切松弛模量G（t）的相对刚性的半柔性聚合物的稀溶液的定性不同，从刚性杆。对于短于其持久长度的链，G（t）表现出三种时间区域：在非常早的时间，当纵向变形是仿射的，G（t）\sim t^{-3/4}。在一个宽的中间区域，在此期间链长松弛，G（t）\sim t^{-5/4}。在长时间内，$G（t）模拟刚性杆的情况。作为具有频率依赖性弹性模量B（ω）\sim（i ω）^{3/4}的有效可伸展杆的聚合物模型定量地描述了贯穿前两个区域的G（t）。
2000-12-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A generalized theory of semiflexible polymers
DNA在短于持久长度的长度尺度上的弯曲在遗传信息从DNA到细胞功能的翻译中起着不可或缺的作用。这些生物系统的定量实验研究导致了新的兴趣，在聚合物力学相关的描述构象自由能的DNA弯曲诱导蛋白质-DNA复合物。最近的实验结果从DNA环化的研究投下了怀疑的适用性的规范半柔性聚合物理论，蠕虫状链（WLC）模型，DNA弯曲的生物长度尺度。本文发展了一类广义半柔性聚合物模型的链统计理论。我们的重点是这些模型的理论发展和实验观测值的计算。为了说明我们的方法，我们专注于一个特定的玩具模型的DNA弯曲。我们表明，WLC模型一般描述的长尺度链统计的半柔性聚合物，预测的重整化群。特别是，我们表明，无论是WLC或我们的新模型充分描述力延伸，解决方案散射，和长轮廓长度环化实验，无论DNA弯曲弹性的细节。相反，对短尺度链行为敏感的实验原则上可以揭示出与WLC模型中假设的线性弹性行为的巨大偏离。我们明确地证明了这一点，表明我们的玩具模型可以重现Cloutier和Widom观察到的异常大的短轮廓长度环化J因子。最后，我们讨论了这些模型的DNA链统计在未来的实验中的适用性。
2005-08-05 cond-mat.soft
Depinning of semiflexible polymers in (1+1) dimensions
我们提出了一个简单的模型的锚定半柔性聚合物从一个固定的平面基板（1+1）维的脱钉的理论分析。我们考虑一个聚合物的钉扎位点沿其轮廓的离散序列。利用构象分布函数在刚性极限下的标度性质，应用准一维体系相变的项链模型，得到了一个由持续长度、钉扎间距、表征键的微观有效长度和键能组成的熔化判据.这种方法和其他类似的方法的局限性也进行了讨论。在力诱导解绑的情况下，它表明，弯曲刚度有利于通过“单臂效应”的解绑。
2002-11-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The smectic phase in semiflexible polymer materials: A large scale Molecular Dynamics study
采用分子动力学模拟，在珠-弹簧模型中研究了半柔性高分子在浓溶致溶液中的行为，重点研究了近晶A相的出现及其性质。我们系统地改变了几个轮廓长度小于链持久性长度的单体单元的密度。有关的困难，这样的系统的平衡和选择适当的合奏（恒定的体积与恒定的压力，其中所有三个线性尺寸的模拟箱可以独立波动）进行了仔细的讨论。在图形处理单元上使用HOOMD-blue，可以访问包含超过一百万个单体单元的系统，从而可以区分发生的相变顺序。虽然在该模型中向列相-近晶相转变是连续的，但从近晶相到具有真正三维长程序的相关晶体结构的转变显然是一级的。此外，无论是取向和位置的相关性的单体单元进行了研究，以及序参量表征的结晶，近晶A，和结晶相。近晶有序和一维谐波晶体之间的结构因子的行为的相似性也进行了探讨。最后，将结果与相关的理论预测和可能的实验相结合。
2019-01-25 cond-mat.soft
Collapse of a semiflexible polymer in poor solvent
我们通过3-D布朗动力学模拟研究了单一半柔性聚合物在贫溶剂中的坍塌动力学和路径。早期的工作表明，半柔性聚合物的缩合一般通过级联进行，通过亚稳态球拍形，长寿命的中间体向稳定的环面状态。我们研究了未塌缩态的衰变速率，分析了凝聚的优先途径，并描述了不同亚稳态的可能性和寿命。模拟是用一个珠子-刚性弹簧模型进行的，该模型具有排除的体积相互作用和指数衰减的吸引势。半柔性链崩溃的研究作为三个相关的长度尺度的现象，即，总链长$L$、持续长度$L_p$和缩合长度$L_0 = \sqrt{k_B T L_p/u_0}$，其中$u_0$是每单位长度吸引势的量度。两个无量纲的比率，$L/L_p$和$L_0/L_p$，足以描述未坍缩态的衰变率，它似乎与$(L/L_p)^{1/3} (L_0/L_p)$成比例。的凝聚序列中描述的时间序列以及分离的能级与每个亚稳塌缩状态。通过沿链切向量的空间相关性定量描述了塌缩态。我们还比较了局部不可扩展的珠杆链和幻影珠弹簧模型所得到的结果。最后，我们展示了稳定剪切流对坍塌动力学影响的初步结果。
2003-08-18 cond-mat.soft
Non-Affine Shear Modulus in Entangled Networks of Semiflexible Polymers
我们研究了半柔性聚合物缠结网络的粘弹性。在中间时间尺度上，这些网络对剪切变形的弹性响应由平台模量$G$描述。基于变形场在所有长度尺度上都是仿射的假设，提出了不同的标度律与聚合物浓度$c$。我们开发了一种数值方法，允许通过自由能的变化来计算模量为仿射和非仿射变形。非仿射变形场通过自由能最小化得到。我们的研究结果允许确认的幂律$G \propto c^{7/5} l_p^{-1/5}$与聚合物浓度$c$和持久性长度$l_p$，并进一步量化的系统偏差，由于亲和力假设。
2009-07-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stretching Semiflexible Polymer Chains: Evidence for the Importance of Excluded Volume Effects from Monte Carlo Simulation
在稀溶液中的半柔性大分子在非常好的溶剂条件下进行建模的简单立方晶格（$d=3$尺寸）和正方形晶格（$d=2$尺寸），改变链刚度的能量罚$ε_b$链弯曲的自避免行走。在不存在排除体积相互作用的情况下，聚合物的持久长度$\ell_p$将简单地为具有$q_b= \exp(-ε_b/k_BT)$的$\ell_p=\ell_b(2d-2)^{-1}q_b^{-1}$，键长$\ell_b$是晶格间距，并且$k_BT$是热能。使用应用修剪富集Rosenbluth方法（PERM）的Monte Carlo模拟，$q_b$和链长$N$在宽范围（$(0.005 \leq q_b \leq 1, \; N \leq 50000$）内变化，并且还将拉伸力$f$施加到一个链端（将另一端固定在原点）。在不存在该力的情况下，在$d=2$中，从棒状行为（对于小于$\ell_p$的轮廓长度）到膨胀线圈发生单交叉，从而使Kratky-Porod模型无效，而在$d=3$中，发生双交叉，从棒状到高斯线圈（如Kratky-Porod模型所暗示的），然后到由于排除的体积相互作用而膨胀的线圈。如果施加拉伸力，排除体积相互作用的事项的力与延伸的关系，而不考虑链刚度在$d=2$，而基于Kratky-Porod模型的理论被发现工作在$d=3$的刚性链在中间政权的链延伸。虽然$q_b \ll 1$在这个模型中的持久性长度可以估计从键取向…
2011-12-15 cond-mat.soft
Buckling, Fluctuations and Collapse in Semiflexible Polyelectrolytes
我们提出了一个系统的统计力学分析的构象性质的刚性链与链内的吸引力，是由于反相关性。我们表明，平均场解对应于一个欧拉样屈曲不稳定性。的构象波动上的屈曲不稳定性的影响进行了调查，首先，定性地，在谐波（"半经典“）理论，然后，系统地，在1/d-扩展，其中d表示嵌入空间的维数。在“半经典”近似下，我们预测波动的影响是将有效持续长度重新归一化为较小的值，但不改变平均场的性质（即，屈曲）行为。然而，基于1/d膨胀，我们得出结论，热波动是导致屈曲行为转变为聚合物坍塌的原因。构建的相图中，一系列的崩溃过渡终止于屈曲不稳定性，发生在一个地方，随着裸的持久性长度的聚合物链的大小，以及与吸引力的潜力的强度和范围而变化。
1999-02-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Point force manipulation and activated dynamics of polymers adsorbed on structured substrates
我们研究了吸附聚合物在结构化基底上受局部点力驱动的活化运动，我们的理论适用于单个聚合物的实验，例如，使用扫描力显微镜的尖端拖动聚合物，我们考虑了柔性和半柔性聚合物，侧表面结构由双阱或周期势表示。的动力学是由扭结样的激发，我们计算的形状，能量和临界点力。热激活运动的进行通过在施加力的点处的扭结-反扭结对的成核以及随后的扭结和反扭结的扩散分离来进行。在被驱动聚合物的稳态下，集体扭结动力学可以用一维对称的简单排斥过程来描述。
2005-12-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of Intrinsic Curvature on Semiflexible Polymers
近年来，人们发现许多重要的生物高分子都具有内禀曲率。例如，动物细胞中的微管蛋白原丝、细菌中的FtsZ丝和双链DNA。我们研究如何影响这些聚合物的固有曲率的构象统计。本文给出了二维和三维切-切空间关联函数C（r）= t（s）·t（s + r）的精确结果。与预期相反，C（r）不显示任何振荡行为，而是指数衰减，并且对于短聚合物，有效持续长度具有很强的长度依赖性。我们还计算了端到端距离R的分布函数P（R），并展示了如何使用环路形成概率从WLC中提取弯曲链。
2009-04-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
