Main phase transition in lipid bilayers: phase coexistence and line tension in a soft, solvent-free, coarse-grained model
我们设计了一个软的，无溶剂的，粗粒度的模型脂双层膜。的非键合的相互作用采取的形式的加权密度泛函，这使我们能够描述的热力学的自组装和包装效果的粗粒珠的状态方程的密度扩展和加权函数，正则化的微观珠密度，分别。通过双层厚度和热能尺度kT识别长度和能量尺度，该模型定性地再现了关键特征（例如，抗弯刚度、单位脂质分子的面积和可压缩性）。我们利用这个模型来研究双层膜的液相和凝胶相之间的主要相变。我们准确地定位使用自由能计算的相共存，并获得估计的裸露和热力学线张力。
2010-02-10 cond-mat.soft
Consistent coarse-graining strategy for polymer solutions in the thermal crossover from Good to Theta solvent
我们扩展了我们先前开发的用于线性聚合物的粗粒化策略，其中每条链的有效原子（斑点）的数目n可调[D 'Adamo等人，137，4901（2012）]中描述的聚合物体系在良溶剂和Theta区域之间的热交叉中的应用。我们考虑在三临界效应可以被忽略的区域中的热交叉，即对于宽范围的链体积分数Phi=c/c*（c* 是重叠浓度），不太接近Theta点，直到Phi=30。通过对Domb-Joyce模型的蒙特卡罗模拟，得到了用于求解全局性质的尺度交叉函数。它们提供输入数据来开发一个最小的粗粒度模型，每个链有四个blob。在良好的溶剂的情况下，粗粒度的模型电位在零密度，从而避免了使用状态相关的电位相关的不一致。我们发现，粗粒度的模型再现了底层系统的属性，一些减少的密度时，降低温度向θ状态增加。接近较低温度的交叉边界，四聚体模型是准确的，至少高达Phi<10，而接近良好的溶剂制度获得合理的准确结果高达Phi<2。可以通过开发每条链具有更多blob的粗粒度模型来扩大粗粒度模型预测的密度区域。我们扩展的战略中使用的良好的溶剂的情况下，交叉制度。这需要像以前一样正确处理长度重新缩放，但随着斑点数量的增加，也需要正确的温度重新定义。研究了n=10的情况。与全单体结果的比较表明，可以得到准确的预测的密度区域是显着比对应于n=4的情况下更广泛。
2013-04-09 cond-mat.soft
Stick boundary conditions and rotational velocity auto-correlation functions for colloidal particles in a coarse-grained representation of the solvent
我们展示了如何通过随机旋转动力学方法实现粗粒度溶剂中球形胶体的棒边界条件。这使我们能够通过直接计算机模拟来测量胶体旋转速度自关联函数。我们发现定量协议与Enskog理论短时间和流体动力学模式耦合理论较长的时间。对于水胶体悬浮液，当胶体半径小于35nm时，Enskog对旋转摩擦的贡献大于流体动力学贡献。
2005-10-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Solvent-free coarse-grained lipid model for large-scale simulations
提出了一种由球形粒子和取向矢量组成的粗粒度分子模型，用于在大尺度上模拟脂质膜。溶剂隐含地由粒子之间的有效吸引相互作用表示。双层结构是由取向相关（倾斜和弯曲）的潜力。在该模型中，膜的性质（弯曲刚度，膜边缘的线张力，面积压缩模量，横向扩散系数，和翻转率）可以在很宽的范围内变化。通过液滴-囊泡转变研究了双层膜的稳定性。单层膜的自发曲率的增加可以引起双层膜的破裂和蠕虫状胶束的形成。
2010-10-03 cond-mat.soft physics.bio-ph
How to impose stick boundary conditions in coarse-grained hydrodynamics of Brownian colloids and semi-flexible fiber rheology
胶体颗粒或纤维之间的长程流体动力学由流体颗粒模型建模。两种方法被认为是强加在胶体表面的流体边界条件。在第一种方法中，在颗粒和溶剂之间施加径向和横向摩擦力，使得对于移动或旋转颗粒遵循正确的摩擦和扭矩。力系数的解析计算和检查的数值模拟。在第二种方法中，胶体粒子和溶剂粒子之间使用的碰撞规则，施加棒边界条件。碰撞规则包括一个概括的Lowe-Anderson恒温器的径向和横向速度差。
2012-02-14 cond-mat.soft physics.comp-ph
Investigating Lipid Bilayer Self-Assembly and Formation of Ripple Phase: Insights from a Coarse-Grained Implicit Solvent Model
本文采用三珠刚性棒状脂质的粗粒化隐式溶剂模型，复现双层自组装并揭示分子刚性对波纹相Pbeta形成的关键作用。
2023-12-12 cond-mat.soft
Dissipative particle dynamics for coarse-grained models
本文提出DPDS方法，通过DPD恒温器将溶剂流体动力学引入既有粗粒化溶质模型且不改变其平衡性质，并在聚合物动力学和纳米孔电渗流中验证其适用性。
2024-04-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Geometric and Dynamic Properties of Entangled Polymer Chains in Athermal Solvents: A Coarse-Grained Molecular Dynamics Study
本研究通过粗粒化分子动力学模拟探究无热溶剂中柔性缠结聚合物链的几何与动力学性质，推导相关标度关系，修正Lin-Noolandi假设并验证其与模拟结果的一致性。
2023-06-14 cond-mat.soft
Dynamics of polymers in coarse-grained nematic solvents
本研究通过数值模拟结合混合技术，探究各向同性黏度向列溶剂中向列性对聚合物构象与动力学的影响，发现耦合致伸长引发各向异性扩散、中等耦合产生发夹结构，相关DNA实验提供定性支持，为仿生复合材料研发提供依据。
2024-08-12 cond-mat.soft
Modeling polyelectrolyte hydration from a multi scale polarizable pseudo particle solvent coarse grained approach
本研究通过多尺度极化伪粒子粗粒化方法模拟聚电解质水合作用，发现强短程阻尼对模拟NaCl溶液至关重要，并建议在无限稀释条件下单独模拟聚电解质聚合物以准确计算相互作用能。
2023-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Many-Body Coarse-Grained Interactions using Gaussian Approximation Potentials
本文介绍了一个能够描述一般多体粗粒度交互的框架。我们利用这一点来描述的自由能表面作为一个集群的单体，二聚体和三聚体方面的扩展。这些项对自由能的贡献是使用高斯近似势（Gaussian Approximation Potentials）从底层全原子模型的MD结果中推断出来的，高斯近似势是一种基于高斯过程回归的机器学习势。这提供了CG相互作用，比基于位点的对电位更准确。虽然比这些更慢，但它仍然可以比具有大量溶剂的系统的无溶剂CG模型的全原子模拟更快，这在生物分子模拟中很常见。
2017-09-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Investigation of Polymer Association Behaviors in Solvents Using a Coarse-Grained Model
本研究针对聚合物缔合过程认知不足的问题，提出反应控制缔合模型与构型偏置采样方法，揭示了非键作用、协同效应对缔合分布与链形态的影响规律。
2025-01-17 cond-mat.soft
Non-equilibrium dynamics of a binary solvent around heated colloidal particles
采用数值模拟的方法，研究了温度梯度存在下二元溶剂在球形胶体周围的非平衡粗化动力学。通过求解耦合的修正Cahn-Hilliard-Cook方程和热扩散方程，研究了温度淬火后的粗化动力学。对于温度场，我们应用适当的边界条件。我们观察到形成的圆形层的不同阶段的胶体周围，而远离胶体的旋节分解模式持续存在。此外，我们调查的斑图形成的淬火温度的依赖性。我们的模拟模拟了一个实验系统，其中胶体被激光照射加热。注意，我们研究的是具有较高临界温度的溶剂的冷却，而实验模拟是具有较低临界温度的溶剂的激光加热。我们还研究了双胶体体系。在这里，我们观察到一个相的桥形成连接两个胶体。此外，我们还研究了化学电势梯度对胶体的作用力。
2020-02-14 cond-mat.soft
Accurate coarse-grained models for mixtures of colloids and linear polymers under good-solvent conditions
一个粗粒化的策略，以前开发的聚合物溶液，在这里扩展到线性聚合物和硬球胶体的混合物。在这种方法中，单体组被映射到一个单一的伪原子（一个斑点）和有效的斑点斑点之间的相互作用是通过要求模型再现一些大规模的结构特性的零密度限制。我们表明，一个精确的参数化的聚合物-胶体相互作用是通过简单地引入斑点和胶体之间的对电位。对于粗粒模型，其中聚合物被建模为四滴链（四聚体），对势确定的迭代玻尔兹曼反演方案的装置，以全单体对关联函数在零密度为目标。对于较大数量的$n$的斑点，通过使用基于聚合物自相似性的简单可转移性假设来确定对电位。我们验证模型通过比较其预测与全单体的聚合物溶液的界面性质在一个单一的胶体的存在下，在有限的聚合物和胶体密度的均相的热力学和结构特性的结果。四聚体模型对于$q\lesssim 1$（$q=\hat{R}_g/R_c$，其中$\hat{R}_g$是零密度聚合物回转半径，$R_c$是胶体半径）是相当精确的，并且对于$q=2$也相当好。对于$q=2$，通过使用$n=10$团块模型获得精确的粗粒度描述。我们还比较了我们的结果与那些通过使用单斑点模型与状态相关的潜力。
2014-09-18 cond-mat.soft
An improved coarse-grained model of solvation and the hydrophobic effect
本文提出了一个溶剂化热力学和疏水效应的粗粒晶格模型，它实现了Lum-Chandler-Weeks（LCW）理论[J. Phys. Chem. B 103，4570（1999）]的思想，并在此基础上改进了以前的晶格模型，通过与分子模拟的比较，我们表明，我们的模型捕获了溶剂化自由能的长度尺度和曲率依赖性，具有接近定量的精度和两到三个数量级的计算工作量，并且进一步，正确描述了大但罕见的溶剂波动，涉及去湿，蒸汽管形成和疏水组装。我们的模型是中间的细节和复杂性之间的隐式溶剂模型和显式水模拟。
2010-10-27 cond-mat.soft
Coarse-graining polymers as soft colloids
我们展示了如何粗粒聚合物在一个良好的溶剂作为单一的颗粒，与密度无关或密度相关的相互作用。这些相互作用可以在聚合物的质心、中点或端点之间。我们还展示了如何将这些方法扩展到聚合物在不良溶剂和聚合物的混合物。将聚合物视为软胶体可以大大加快复杂多聚合物体系的模拟，包括聚合物-胶体混合物。
2001-12-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Density Functional Theory-based Quantum Mechanics/Coarse-grained Molecular Mechanics: Theory and Implementation
量子力学/分子力学（QM/MM）是一种标准的计算工具，用于描述具有许多自由度的系统中的化学反应性，包括聚合物，酶和复杂溶剂中的反应分子。然而，QM/MM是不太适合的系统与复杂的MM动力学由于相关的长弛豫时间，高计算成本的QM能量评估，和昂贵的远程静电。最近，提出了MM部分的系统粗粒化，以量子力学/粗粒分子力学（QM/CG-MM）方法的形式克服这些QM/MM限制。在此，我们重铸QM/CG-MM的密度泛函理论形式主义，并通过采用力匹配变分原理，访问两个模型系统的方法性能：QM四氯化碳在MM四氯化碳液体和次氯酸叔丁酯与苄基自由基在MM四氯化碳溶剂中的反应。我们发现，DFT-QM/CG-MM准确地再现DFT-QM/MM径向分布函数和3体之间的关联QM和CG-MM子系统。反应的自由能分布也得到了很好的描述，误差< 1- 2kcal/mol。DFT-QM/CG-MM是一种通用的、系统的、计算效率高的方法，用于在粗粒度分子模型中包括化学反应性。
2020-07-20 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
SiMPLISTIC: A Novel Pairwise Potential for Implicit Solvent Lipid Simulations with Single-site Models
在分子动力学模拟中，具有成对相互作用的隐式溶剂粗粒度模型可以获得最大的长度和时间尺度，这是由于没有与大量溶剂粒子的相互作用，模型分子中相互作用位点的数量较少，以及缺乏快速的亚分子自由度。在本文中，我们描述了一个最大粗粒模型的脂质隐水。该模型称为SiMPLISTIC，它是对具有可调内禀曲率的隐式溶剂中的脂质的具有成对相互作用的单中心模型的简化。SiMPLISTIC脂质快速自组装成真实的非层状和层状相，如反胶束和双层，相的自发曲率由模型的单个自由参数确定。模型膜模拟与层状脂质显示令人满意的流体和凝胶相，没有交错或倾斜。模型脂质遵循经验研究所建议的刚体动力学，并产生与实验和其他模拟一致的双层弹性性质。SiMPLISTIC还可以模拟在其包装参数或长度方面不同的脂质混合物，后者导致疏水错配驱动结构域形成的现象。该模型具有很大的范围，由于其速度，概念和计算的简单性，和通用性。应用范围可以从用于各种基于脂质的系统的学术和工业研究的大规模模拟，例如溶致液晶、生物和仿生膜、用于药物和基因递送的载体，到用于获得对自组装、脂质多态性、生物膜组织等的深入了解的快速、轻量、交互式模拟。
2021-02-25 cond-mat.soft
A Macromolecule in a Solvent: Adaptive Resolution Molecular Dynamics Simulation
我们报告了自适应分辨率分子动力学模拟的柔性线性聚合物在溶液中。溶剂，即，一种四面体分子的液体，在距聚合物的质心一定半径内以高水平的细节表示，而较低的粗粒度分辨率用于更远的溶剂。高分辨率球体与聚合物一起移动，并通过过渡状态与低分辨率区域自由交换分子。溶剂分子动态改变其分辨率和自由度。我们表明，我们的方法正确地再现了聚合物链和周围溶剂的静态和动态特性。
2007-01-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Influence of solvent quality on effective pair potentials between polymers in solution
相互作用的线性聚合物的解被映射到通过有效对势相互作用的“软”球形粒子系统上。这种粗粒化将单个单体水平的描述减少到仅涉及聚合物线圈的质量中心（CM）的问题。有效的对电位是通过反转CM对分布函数，产生在蒙特卡罗模拟，使用超网链（HNC）封闭。该方法，以前设计的自避免行走模型的聚合物在良好的溶剂中，被扩展到聚合物的情况下，通过添加一个有限的最近邻单体-单体吸引力的前一个模型和不同的温度的质量可变的溶剂。由此产生的有效对电位被发现强烈依赖于温度和聚合物浓度。在低浓度下，随着温度的降低，有效相互作用变得越来越有吸引力，最终违反热力学稳定性标准。然而，随着聚合物浓度在固定温度下增加，有效相互作用恢复到主要排斥行为。这些问题有助于说明一些基本的困难时遇到的粗粒化复杂系统通过有效的对潜力。
2003-02-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Membrane simulation models from nm to $μ$m scale
综述了近年来脂膜模拟模型的研究进展。为了降低计算成本，已经提出了各种粗粒度的分子模型。其中，隐式溶剂（无溶剂）分子模型是相对更粗粒度和有效的模拟大双层膜。在$μ$ m尺度上，分子细节通常可以忽略不计，膜可以描述为连续的曲面。提出了流体和弹性膜的网格或无网格离散理论模型。作为应用的例子，在流动，囊泡形成和膜融合的囊泡的动力学。
2008-11-29 cond-mat.soft
Kosmotropic effect leads to LCST decrease in thermoresponsive polymer solutions
研究了在温敏性聚合物溶液中加入亲液共溶剂降低低临界溶解温度的现象。显式溶剂粗粒度模拟和平均场论相结合。通过Kolomeisky-Widom疏溶剂势将理论模型中的聚合物-溶剂LCST行为结合起来。我们的研究结果说明了如何降低LCST可以实现的本体溶剂的能量与添加共溶剂的减少。结果表明，随着聚合物亲水性的增加，助溶剂的这种影响减弱，这可以解释在PDEA、水和甲醇体系中LCST没有下降。模型的粗粒度性质表明，系统的平均能量表示足以理解LCST下降的现象。
2018-03-01 cond-mat.soft
Adaptive Resolution Force Probe Simulations: Coarse Graining in the Ideal Gas Approximation
本研究将自适应分辨率方案（AdResS）与理想气体近似结合用于力探针分子动力学模拟，在杯[4]芳烃二聚体和β-丙氨酸八聚体上验证了其与全原子模拟的一致性，为复杂去折叠路径的模拟提供了高效方法。
2024-07-16 cond-mat.soft
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
Solvent-induced memory effects in a model electrolyte
Sorbonne Université（索邦大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）
本文研究了极性溶剂中离子波动的理论机制，通过构建布朗粒子模型和随机密度泛函理论，推导出离子电荷密度的广义 Langevin 方程，揭示了溶剂介导的记忆效应，并通过 BD 模拟验证了动态电荷结构因子，预测了慢速溶剂中离子动力学的两步松弛现象。
2026-10-30 cond-mat.soft physics.chem-ph
Pores in Bilayer Membranes of Amphiphilic Molecules: Coarse-Grained Molecular Dynamics Simulations Compared with Simple Mesoscopic Models
我们采用分子粗粒模型，通过对两亲物-溶剂混合物的分子动力学模拟研究了流体膜中的孔。两亲性膜自组装成由溶剂层分隔的两亲性双层的层状堆叠。我们专注于无张力膜的特殊情况下，孔自发出现，因为热波动。它们的空间分布类似于一组随机的排斥性硬盘。单个孔的尺寸和形状分布可以满意地描述由一个简单的介观模型，该模型仅占一个孔独立的核心能量和线张力罚款在孔边缘。特别地，孔不是圆形的：它们的形状是分形的，并且具有与二维环状聚合物相同的特征。最后，我们研究了孔隙的尺寸波动动力学，并将其轮廓长度的时间演化与线性势中的随机游走进行了比较。
2005-01-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Multi-Particle Collision Dynamics for a coarse-grained model of soft colloids
胶体悬浮液的动力学性质，无论是在平衡和外部驱动下，如剪切或压力流，需要准确的方法，正确地包括流体动力学效应，由于悬浮在溶剂中的发展日益增长的兴趣。在目前的工作中，我们推广的多粒子碰撞动力学（MPCD）能够处理软，聚合物胶体。我们的方法建立在知识的单体密度分布，可以从单体解析模拟没有流体力学或从理论上的论点。我们在此提出两种不同的方法。第一个简单地扩展了MPCD方法，包括在模拟中的有效单体具有给定的密度分布，从而忽略单体-单体相互作用。第二种认为大分子是一个单一的可渗透的软胶体（PSC），它是由一个不均匀分布的溶剂粒子渗透。通过定义一组适当的规则来控制溶剂和软胶体之间的碰撞事件，交换线动量和角动量。我们应用这些方法的情况下，线性链和星形聚合物为不同的单体长度和臂数，分别，并比较的结果与单体内得到的动力学性质解析模拟。我们发现，有效单体的方法工作良好的线性链，而PSC的方法提供了非常好的结果的明星。这些方法为将MPCD治疗扩展到复杂的大分子物体（如微凝胶或树枝状聚合物）以及在有限浓度下使用软胶体铺平了道路。
2019-11-08 cond-mat.soft
Spherical Polymer Brushes Under Good Solvent Conditions: Molecular Dynamics Results Compared to Density Functional Theory
采用分子动力学方法和密度泛函理论，研究了在良溶剂条件下，不同链长和接枝密度的柔性聚合物与排斥性球形纳米粒子的粗粒化模型.随着链长的增加，单体密度分布表现出向星形聚合物极限的交叉。得到了聚合物末端的分布和单个聚合物链的线性尺寸，而链的非均匀拉伸的特征在于局部持久长度。单链和全球刷的结构因子以及不同的理论工具的适用范围的结果。最后对实验进行了展望。
2010-05-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Coarse Graining Nonisothermal Microswimmer Suspensions
我们研究了悬浮自热泳微泳者的粗粒度模型。在加热时，Janus球体，与由不同材料制成的半球，诱导非均匀的局部溶剂温度，导致自泳粒子推进。从原子的分子动力学模拟，我们验证了粗粒度的描述流体的局部分子温度场，其作用的粒子的热泳自推进和热布朗运动。后者由有效非平衡温度控制，有效非平衡温度通过限制粒子的位置和取向从模拟中测量。理论上，它们仍然是相关的任何进一步的空间粗粒化对整个悬浮液作为一个均匀的复杂流体的流体动力学描述。
2021-02-19 cond-mat.soft
Phase Transitions In An Implicit Solvent Minimal Model Of Lipids: Role Of Head-Tail Size Ratio
本文通过Monte Carlo模拟研究极简三珠粗粒化隐式溶剂脂质模型，发现头尾尺寸比决定了脂质冷却时自发转变为层状相或胶束相。
2023-10-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Coarse Grained Simulations of a Small Peptide: Effects of Finite Damping and Hydrodynamic Interactions
在粗粒度的布朗动力学模拟方法中，许多溶剂分子被随机的热反冲和作用在感兴趣的颗粒上的有效摩擦所取代。对于布朗动力学，摩擦力必须非常强，以至于粒子的速度衰减得比积分时间步长的持续时间快得多。在这里，我们表明，这个概念上的限制可以下降的阻尼运动方程的解析积分。在由此产生的Langevin积分方案，我们最近提出的近似形式的粒子之间的流体动力学相互作用可以方便地incorparated，导致快速多粒子传播计划，它捕获更多的短时间和短程溶剂的影响比标准BD。比较一个短肽的珠弹簧模型的动力学，我们建议运行的Langevin型有限阻尼的小生物分子的模拟，并包括流体动力学相互作用。
2009-08-12 cond-mat.soft physics.chem-ph q-bio.BM
Charge affinity and solvent effects in numerical simulations of ionic microgels
离子微凝胶粒子是一种有趣的体系，其中带电基团的存在丰富了热响应性聚合物胶体的性质。为了合理化其性能和预测的行为的微凝胶悬浮液，有必要开发一个粗粒化的策略，从单个颗粒的精确建模开始。在这里，我们提供了一个最近推出的带电共聚微凝胶模型的数值进步，通过改善聚合物网络中的离子基团的处理。我们研究了颗粒的温敏特性，特别是它们的溶胀行为和结构，发现当带电基团在所有温度下都被认为是亲水性的时，高度带电的微凝胶不会达到完全塌陷的状态，与实验相比是有利的。此外，我们明确地包括在描述中的溶剂，并提出了在不存在溶剂和单体-溶剂相互作用在其存在下，这是发现工作非常准确的任何电荷分数的微凝胶的疏溶剂电位之间的映射。我们的工作铺平了道路，比较单粒子的性能和离子微凝胶的溶胀行为的实验，并解决这些带电的软粒子在液-液界面的研究。
2021-01-27 cond-mat.soft
Mesoscopic Simulations of Active-Nematics
本文提出一种基于多粒子碰撞动力学的介观算法（AN-MPCD），用于模拟活性向列相，通过引入偶极活性，该算法兼具活性向列湍流特征和粒子模型属性，可连接微观与连续介质描述，支持复合活性-被动系统模拟。
2022-06-23 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Asymmetric periodic boundary conditions for molecular dynamics and coarse-grained simulations of nucleic acids
本文提出沿核酸链方向与垂直溶剂化方向区别处理的非对称周期性边界条件（APBC），通过粗粒化蠕虫状链模型和全原子DNA模拟验证其可减小有限尺寸效应并揭示序列依赖性质。
2023-06-08 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Computer simulation of bottle brush polymers with flexible backbone: Good solvent versus Theta solvent conditions
通过对具有$N_b$有效单体主链和具有$N$有效单体的$σ$侧链的圆柱形分子刷的粗粒珠-弹簧型模型的分子动力学模拟，研究了不同溶剂质量的几种特征长度尺度。侧链长度在$5 \le N \le 40$的范围内，主链长度在$50 \le N_b \le 200$的范围内，并且我们对简单立方晶格上的键波动模型的结果进行比较（对于该模型，可以访问长得多的链，$N_b \le 1027$，并且其对应于非热的，非常好的溶剂）。我们得到的侧链和主链的线性尺寸，并讨论其$N$依赖的幂律和相关的有效指数。我们表明，即使在θ点的侧链是相当大的拉伸，其线性尺寸取决于溶剂的质量只有弱。有效的持久性长度提取的取向相关性和从骨干端到端的距离，它表明，不同的措施的持久性长度（这将都同意高斯链）是不相互一致的彼此，并明显依赖于$N_b$和溶剂的质量。对有关实验进行了简要讨论。
2011-11-02 cond-mat.soft physics.chem-ph
A temperature-dependent implicit-solvent model of polyethylene glycol in aqueous solution
据报道，水溶液中聚乙二醇/氧化物（PEG/PEO）的温度（T）依赖性粗粒（CG）汉密尔顿函数可用于宽温度下的隐溶剂材料模型（即，溶剂质量）范围。T-依赖的非键CG相互作用是从一个组合的“自下而上”和“自上而下”的方法。结合迭代玻尔兹曼反演的原子复制-交换分子动力学模拟计算的对势后精制的回转半径的实验数据的基准。为了更好的处理和在T空间中的完全连续的可转移性，对势被方便地截断并映射到一个解析公式，其中三个结构参数表示为T的显式连续函数。然后证明，该模型在没有进一步调整的情况下成功地再现了半稀释PEG溶液的其他实验已知的关键热力学性质，例如完整的状态方程（即，T依赖性渗透压）以及它们的浊点（或塌陷）温度。
2017-10-25 cond-mat.soft physics.chem-ph
Current rectification and ionic selectivity of alpha-hemolysin: Coarse-Grained Molecular Dynamics simulations
本研究利用MARTINI粗粒化分子动力学模拟α-溶血素纳米孔的离子输运，验证了电流不对称与阴离子选择性，并识别出关键带电氨基酸，提出微观解释。
2022-01-28 cond-mat.soft physics.bio-ph
Can Polarity-Inverted Surfactants Self-Assemble in Nonpolar Solvents
采用全原子和粗粒混合粒子场分子动力学模拟研究了极性相反的表面活性剂在水和环己烷中的自组装过程。与传统的表面活性剂不同，在最近的实验中提出的研究中的分子由刚性和紧凑的疏水金刚烷部分和长而柔软的三甘醇尾部形成。在水中，我们报告形成稳定的反胶束与金刚烷头部分组一起成为一个疏水的核心，和尾巴形成氢键与水。相比之下，微秒级模拟没有提供在环己烷中形成稳定胶束的证据。通过与实验扩散常数和小角X射线散射强度的比较验证计算结果，我们表明，在实验室热力学条件下的混合物驻留在超临界区域的相图，聚集和自由的表面活性剂状态共存于溶液中。我们的模拟还提供了有关如何逃离这个区域，产生化学稳定的胶束聚集体的迹象。
2020-07-02 cond-mat.soft
Structure of bottle-brush brushes under good solvent conditions. A molecular dynamics study
我们报告了一个模拟研究瓶刷聚合物接枝在刚性骨干。使用标准的粗粒珠-弹簧模型，在良好的溶剂条件下对这些大分子进行了广泛的分子动力学模拟。我们考虑了广泛的参数和目前的数值结果的单体密度分布，密度的接枝柔性骨架和关联函数描述的范围内，相邻的接枝瓶刷的存在下，由于排除体积相互作用的影响。接枝的瓶刷的柔性主链的末端珠粒由于接枝的瓶刷聚合物的侧链的存在而不进入靠近刚性主链的区域，所述侧链在径向方向上进一步拉伸链。尽管由于这些大分子的复杂结构而存在许多不同的相关长度，但它们的性质可以在良好的溶剂中以高精度进行调节。此外，定性差异与“典型”瓶刷进行了讨论。我们的研究结果提供了第一种方法来表征这种复杂的大分子与标准珠弹簧模型。
2011-10-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Parametrization of coarse grained force fields for dynamic property of ethylene glycol oligomers/water binary mixtures
为了用粗粒分子动力学（CG-MD）模拟乙二醇低聚物（EGO）/水二元混合物的剪切粘度，提出了基于自扩散系数的CG粒子间非键相互作用参数化方法.我们的参数化过程包括三个步骤：1）键合电位的测定，2）缩放的时间和溶剂扩散系数，和3）Lennard-Jones参数的优化，以重现实验自扩散系数和密度数据。利用确定的参数和标度关系，我们评估了不同分子量和浓度的EGO水溶液的剪切粘度。我们的模拟结果与实验数据吻合得很好。本文中最大的模拟相当于100，000个原子的1.2微秒原子模拟。我们的CG模型与CG粒子的参数化方案可能是有用的，以研究液体，其中包含相对低分子量的聚合物或低聚物的动态性质。
2012-08-06 cond-mat.soft math-ph math.MP
Simple, self-assembling, single-site model amphiphile for water-free simulation of lyotropic phases
在计算上，低分辨率的粗粒度模型提供了最可行的手段来模拟与介观现象相关的大长度和时间尺度。此外，由于溶致相在溶液中可能包含高的溶剂与两亲物的比例，隐式溶剂模型适用于许多目的。通过修改众所周知的Gay-Berne势与强加的单向性和更长的范围，我们已经来到一个简单的单点模型两亲物，可以快速自组装，以提供不同的溶致相，而无需明确纳入溶剂颗粒。该模型代表了一个可调的包装参数，体现在两亲聚集体的自发曲率。除了大规模的模拟（例如，自组装，两亲物混合，域形成等的研究），这种新颖的、非特定的模型对于具有适度计算资源的建议性试点项目可能很有用。据我们所知，没有这样的自组装，单点两亲模型已在文献中报道。
2016-10-21 cond-mat.soft
RNA folding landscapes from explicit solvent all-atom simulations
考虑到开发现实力场的困难和采样罕见构象转变的固有计算复杂性，RNA折叠的原子详细模拟已被证明是非常具有挑战性的。为了解决这两个问题，我们扩展到RNA的增强路径采样方法以前成功地应用于蛋白质。在这个方案中，关于RNA的天然结构的信息被一个软的依赖于历史的偏置力所利用，该偏置力被添加到原子力场中，从而促进了生产性折叠轨迹的产生。在这里，我们报告的结果，在明确的溶剂中的RNA分子从20至47个核苷酸长和拓扑结构的复杂性增加的模拟。从折叠途径的统计分析中，我们推断，与蛋白质不同，即使对于具有简单拓扑结构的相对较小的链，潜在的自由能景观也显着受挫。折叠机制和热力学与现有的实验和一些现有的粗粒度模型是一致的。该方案提供了一个完整的微观表征RNA折叠，有关的动力学和动力学的转变的化学链和它的溶剂。因此，它提供了一个可转移的框架，为未来的翻译应用程序奠定了基础。
2022-05-25 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Molecular dynamics simulations of single-component bottle-brush polymers with a flexible backbone under poor solvent conditions
采用分子动力学模拟方法研究了一种具有完全柔性主链的单组分瓶刷聚合物在不良溶剂条件下的构象，该方法采用粗粒珠-弹簧模型，侧链最多为N=40个有效单体.通过改变溶剂质量和接枝密度$σ$，侧链接枝到柔性骨架上，我们研究了高达$N_b=100$的骨架长度从刷/线圈制度到致密塌陷状态的交叉。在较低的温度下，其中观察到具有恒定单体密度的塌缩链，上述参数的选择不起任何作用，并且是单体的总数限定了链的尺寸。此外，与具有较低侧链长度的链相比，具有较长侧链的瓶刷聚合物具有更高的球形对称性，这与人们可以直观地预期的相反，因为侧链的拉伸不如其长度的增加重要。在较高的温度下，总是低于θ（$Θ$）温度，观察到类似于单个聚合物链的线圈状构型，或类似于具有刚性主链的均匀圆柱形瓶刷聚合物的刷状构型，这取决于特定参数$N$和$σ$的选择。在折叠状态（小球）和线圈/刷制度之间的交叉制度的acylindricity增加，而对于这个范围之外的温度，瓶刷聚合物保持高度圆柱对称的所有构型状态。
2013-06-04 cond-mat.soft
Integral-equation analysis of single-site coarse-grained models for polymer-colloid mixtures
我们讨论的可靠性积分方程方法的基础上，几个常用的封闭关系，在确定的软物质系统的特征在于相互作用的软，硬核粒子的粗粒度模型的相图。具体来说，我们考虑一组合适的电位来描述一个系统的硬球胶体和线性均聚物在良好的溶剂，并调查的行为时，软颗粒小于胶体，这是制度的有效性粗粒度模型。使用计算机模拟结果作为基准，我们发现，超网链近似提供了准确的估计的热力学和结构的胶体-气相中的胶体的密度是小的。另一方面，所有考虑的封闭似乎是无法描述的行为的混合物在胶体-液相中，因为它们停止收敛的聚合物密度显着小于那些在双结点。因此，积分方程似乎无法预测定量正确的相图。
2015-02-02 cond-mat.soft
GCMe: Efficient implementation of the Gaussian core model with smeared electrostatic interactions for molecular dynamics simulations of soft matter systems
本文实现了一种结合高斯核心模型与涂抹静电相互作用的软核模型（GCMe），用于软物质系统的分子动力学模拟，实现了高达34倍的计算加速，并展示了其在研究电极吸附行为中的实用性。
2024-05-09 cond-mat.soft physics.comp-ph
On the applicability of density dependent effective interactions in cluster-forming systems
我们系统地研究了有效的，粗粒度的，对势在超软胶体系统中的有效性和可转移性。我们专注于两亲性树枝状聚合物，大分子可以聚集成重叠颗粒的簇，以最大限度地减少与周围（隐式）溶剂的接触面积。在液相中的密度范围从无限稀释到接近凝固点的值的单体和粗粒模型进行了模拟。对于每个状态点，每个大分子都被映射到单个相互作用位点，并使用基于力匹配的粗粒化技术计算有效对势。我们发现从粗粒度和微观详细的模拟在低密度，其中大分子均匀分布在系统中获得的空间树枝状聚合物分布之间的良好协议。然而，协议显着恶化时，密度进一步增加和集群占领变得更加多分散。在这些条件下，粗粒度模型的有效对势不能再通过对整个系统进行平均来计算，而是需要考虑局部密度。
2016-09-22 cond-mat.soft
Charge and hydration structure of dendritic polyelectrolytes: molecular simulations of polyglycerol sulphate
基于树枝状或超支化聚电解质的大分子已成为生物医学应用的高潜力候选者。在这里，我们研究的电荷和溶剂化结构的树枝状聚甘油硫酸酯（dPGS）的第0至3代在氯化钠水溶液中的显式溶剂分子动力学计算机模拟。我们表征dPGS通过计算几个重要的属性，如相关的dPGS半径，分子分布，溶剂可及的表面积，和部分分子体积。特别是，由于dPGS具有高电荷重整化效应，我们解决了如何获得一个明确的有效电荷和表面电位的dPGS的实际应用的挑战。我们比较隐式和显式溶剂的方法在我们的全原子模拟与粗粒度的模拟从我们以前的工作。我们发现有效静电尺寸的一致值（即，德拜-休克尔球的有效电荷的位置）在所有的方法中，最多偏离一个水分子的大小。最后，水插入dPGS和它的热力学签名的过剩化学势的提出和合理化。
2020-10-08 cond-mat.soft
Fluctuations and Defects in Lamellar Stacks of Amphiphilic Bilayers
我们回顾了最近的分子动力学模拟的热激活的波动和缺陷的层状$L_α$相的二元两亲物-溶剂混合物，使用一个理想化的分子粗粒模型：溶剂颗粒表示的珠，和两亲物的珠和弹簧四聚体。我们发现，我们的结果是在很好的协议与简单的介观理论的预测：一个有效的界面模型的起伏，和线张力模型（孔）缺陷。我们计算了层状叠层的结合刚度和压缩模量以及孔边缘的线张力。最后，我们讨论了聚合物膜系统的影响。
2005-01-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
ToPolyAgent: AI Agents for Coarse-Grained Topological Polymer Simulations
Neutron Scattering Division, Oak Ridge National Laboratory（中子散射部，橡树岭国家实验室）；Center for Nanophase Materials Sciences, Oak Ridge National Laboratory（纳米相材料科学中心，橡树岭国家实验室）
ToPolyAgent通过自然语言指令实现拓扑聚合物粗粒化模拟，结合多代理AI框架提升聚合物科学计算效率。
2025-10-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cs.AI
Coarse grained modeling of self assembled DNA 3D structure using pragmatic soft ellipsoid contact potential
University of Calcutta（加尔各答大学）
本文提出一种基于软椭球接触势的DNA粗粒化模型，用于模拟自组装DNA三维结构，通过碱基配对相互作用和实验熔解曲线的匹配验证模型有效性。
2026-09-03 cond-mat.soft
Molecular Dynamics Simulation of Imidazolium CnMIM-BF4 Ionic Liquids using a Coarse Grained Force-Field
离子液体具有热物理性质，在溶剂，储能材料和稳定的润滑应用中具有重要意义。近年来，人们发展了一系列粗粒模型来研究1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐[C2MIM][BF 4]和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐[C4 MIM][PF 6]离子液体。建立在这些CG模型，我们得出力场调查[ C_{2-8} MIM] [BF 4]家庭的离子液体，作为一个开始步骤，系统的调查润滑nanobinion条件下。模拟的状态方程和扩散系数与实验数据和全原子力场符合得很好。我们使用这些模型来分析具有较长脂肪链的阳离子的离子液体的纳米结构特征以及离子液体的液-气界面结构。这些模型的CG性质使模拟非常长的时间尺度，这是需要计算机的动态和界面特性的可靠结果。对于[C> 4 MIM] [BF 4]，与液-气界面相关的对称性的破坏在垂直于界面平面的方向上诱导极性和非极性域中的纳米结构化，因此模仿在体相中观察到的行为。
2019-10-20 cond-mat.soft
Collapse Dynamics of a Homopolymer: Theory and Simulation
我们提出了一个描述均聚物链在贫溶剂中崩溃的标度理论。在坍缩开始后的时间t，长度为N的原始高斯链被流线化以形成长度为R（t）的N/g段，每个段包含g ~ t个单体。这些片段是代表长度为R ~ t^{1/2}、直径为d ~ t^{1/4}的圆柱体的统计量，但它们是由球形小球的拉伸阵列构成的。该处方包括毛细血管不稳定性。我们比较了我们的理论与超大规模分子动力学模拟与显式溶剂的时间依赖性结构因子。这是第一次尝试对坍缩链结构的理论和模拟预测进行如此详细的比较。理论和计算的结构因子之间的有利协议支持聚合物崩溃过程中的粗粒化过程的图片。
2002-02-08 cond-mat.soft
Importance of hydrodynamic shielding for the dynamic behavior of short polyelectrolyte chains
用粗粒分子动力学模拟研究了低聚物范围内的链的动力学行为，并与两种不同的实验方法，即毛细管电泳和电泳NMR获得的数据进行了比较。我们发现很好的协议的实验和模拟时，流体动力学相互作用占在模拟中。我们表明，电泳迁移率在低聚物范围内表现出最大值，并首次说明，这是由于链单体之间的流体动力学屏蔽。我们的研究结果令人信服地表明，它是可能的模型动态行为的聚电解质使用粗粒模型，双链和溶剂诱导的流体动力学相互作用。
2008-05-14 cond-mat.soft
Transferable Coarse-Grained Model for Methacrylate-Based Copolymers
建立了一个通用的、可转移的粗粒度（CG）模型，用于研究两种普遍存在的甲基丙烯酸酯基共聚物：聚（环氧乙烷-b-甲基丙烯酸甲酯）（PEO-b-PMMA）和聚（环氧乙烷-b-甲基丙烯酸丁酯）（PEO-b-PBMA）的自组装行为.我们得到有效的CG电位，可以再现其行为在水溶液和有机聚合物溶液中，纯共聚物系统，并在空气-水界面以下的混合结构-热力学方法，其中包括宏观和原子级信息。分子内CG势的参数化的结果从匹配的平均概率分布的键合自由度的链在溶液中，并在纯聚合物系统与原子模拟获得的。势能函数的有效内和分子间的相互作用的描述被选为完全兼容的MARTINI力场。优化的模型允许一个准确的预测的结构特性的一些基于甲基丙烯酸酯的共聚物的不同长度和在不同的热力学状态点。此外，我们提出了一个单段模型的四氢呋喃（THF），一种有机溶剂中常用的甲基丙烯酸酯基聚合物加工。该模型表现出定性接近更复杂的分子模型预测的流体相行为，可以重现水和辛醇之间的转移的实验自由能。
2018-05-26 cond-mat.soft
