Polymerization dynamics of double-stranded biopolymers: chemical kinetic approach
双链聚合物，如肌动蛋白丝的聚合动力学，研究理论上使用简单的化学动力学模型，明确考虑到一些微观细节的聚合物结构和原丝之间的横向相互作用。通过考虑所有可能的分子构型，得到了双链聚合物在一端生长和两端生长时的生长速度和色散的精确解析表达式。精确的理论计算相比，近似的多层模型，只考虑有限数量的最相关的聚合物配置的预测。我们的理论方法被应用于分析单个肌动蛋白丝的生长和波动动力学的实验数据。
2004-11-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Effects of multiple cycles on the resistance distance of a strand in a homogeneous polymer network
本文研究均质聚合物网络中短环对链段电阻距离的影响，发现环的存在改变电阻距离，且多环效应为单环效应的线性叠加，表明环独立影响链段涨落。
2025-07-09 cond-mat.soft
Influence of a knot on the strength of a polymer strand
为了确定不同绳结的相对强度，人们做了许多实验，这些实验表明，打结的绳子的断裂几乎总是发生在绳结“入口”之外的一点上。节对聚合物性能的影响已成为极大的兴趣，部分原因是它们对机械性能的影响。应用于大分子拓扑学的纽结理论表明，简单的三叶形或“上手”结很可能存在于任何长的聚合物链中。在实验和计算机模拟中，已经观察到DNA片段包含这样的结。在这里，我们使用{ \it ab initio}计算方法来研究三叶结对聚合物链断裂强度的影响。我们发现，结会显著削弱股线，而且，就像打结的绳子一样，股线在结的入口处会在张力下断裂。
1999-05-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Statistical mechanics of double-stranded semi-flexible polymers
我们使用分析技术和模拟研究双链半柔性聚合物的统计力学。我们发现，在某些有限的温度下的过渡，从一种类型的短程秩序，从根本上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。在低温阶段，聚合物形成了一种扭结-棒状结构，这可以澄清最近一些关于肌动蛋白的令人困惑的实验。
1998-01-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elastic polymer networks of exceptional strength by deconcentrating tension
John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University（哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院）
本研究针对聚合物网络强度远低于单链的问题，通过分散张力让更多链承受高张力，制备出强度达10 MPa的水凝胶与弹性体，明确强度与链长的标度关系，为高强度弹性聚合物网络提供设计原则。
2026-10-09 cond-mat.soft
Monomer motion in single- and double-stranded DNA coils
柔性聚合物在稀溶液中的动力学通常用纯Rouse或Zimm珠-弹簧模型来描述，该模型假设内部弛豫模式的连续分布。我们表明，这种方法可能会导致误导的实验数据的解释。更正确的描述应该来自联合Rouse-Zimm（RZ）理论，该理论包含Rouse和Zimm模型作为极限情况。内部模式相对于模式数是离散的，并且珠运动的类型在时间上从Rouse行为改变为Zimm行为。我们证明了这一解释最近首次观察到的动力学的个别聚合物单体使用荧光相关技术[R。Shusterman等人，物理修订信函92，048303（2004）]。优化RZ理论的双链和单链DNA线圈（dsDNA和ssDNA）的数据，这些聚合物的行为的物理力学描述的参数已被确定。计算表明，dsDNA主要遵循经典的Zimm型动力学，而不是Rouse一个，因为它最初提出的。单链DNA也主要表现为Zimm聚合物。对于dsDNA，库恩长度与文献中普遍接受的值一致，而在ssDNA的情况下，库恩长度的值比文献中通常引用的值大得多。
2005-09-15 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
Bending and Base-Stacking Interactions in Double-Stranded Semiflexible Polymer
推导了双链半柔性生物聚合物（如DNA和肌动蛋白）的弯曲能和碱基堆积能的简单表达式。通过变分求解薛定谔方程，得到了两股之间的折叠角分布。基于该模型的DNA链的伸长与力和伸长与超螺旋度关系的理论结果与Cluzel { \it et al.}的实验结果符合得很好。[Science { \bf 271}，792（1996）]，Smith { \it et al.} [{ \it同上} { \bf 271}，795（1996）]和Strick { \it等人} [{ \it同上} { \bf 271}，1835（1996）]。
1998-11-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Conserved Linking in Single- and Double-Stranded Polymers
我们证明了一个变种的键涨落晶格蒙特卡罗模型，其中移动通过顺式构象是禁止的。在这个模型中的环聚合物有一个保守量，相当于一个拓扑连接数。增加连接数会轻微减小回转半径。对于128个键的链，每个键的连接数为0.2，导致半径减少8%。与预期相反，该百分比似乎随着链长度的增加而增加。对于环链的发展没有连接数的保守，我们证明了一个实质性的反相关的扭曲和扭曲的变量，其总和产生的连接数。我们提出的可能性，我们观察到的反相关性可能有对应的最重要的实用聚合物，保存连接数，DNA。
2000-02-09 cond-mat.soft q-bio.BM
Self-similar chain conformations in polymer gels
我们使用分子动力学模拟来研究无规末端交联聚合物网络在良溶剂条件下的溶胀。当平均链长N_s超过熔体缠结长度N_e时，平衡溶胀度在Q_eq = N_e**（3/5）处达到饱和。在溶胀状态下的网络链的内部结构的特征在于由一个新的指数nu=0.72。我们的发现与de Gennes的c*-定理相矛盾，该定理预言Q_eq与N_s**（4/5）成正比，nu=0.588。我们提出了一个简单的弗洛里参数的自相似结构的相互贯穿的网络链，这产生了nu=7/10，否则恢复经典的弗洛里-勒纳理论。特别地，如果N_e用作有效链长，则Q_eq = N_e**（3/5）。
1999-09-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Rethinking the Transient Network Concept in Entangled Polymer Rheology
缠结聚合物液体的经典流变学理论建立在两个支柱上：缠结链的高斯统计和应力完全来自于分子内构型熵变化的假设。我们发现，这两个假设不支持聚合物熔体的分子动力学模拟。具体而言，在纠缠长度尺度及以下的段分布函数偏离理论预测，在平衡和变形状态。进一步的构象分析表明，在缠结长度尺度上的链内熵应力远小于总应力，表明链间熵的贡献相当大。最后，在变形和应力松弛过程中，缠结链熵应力与宏观应力之间的关系呈现出经典理论无法解释的分叉现象。
2019-06-11 cond-mat.soft
Fractional Brownian motion and the critical dynamics of zipping polymers
我们考虑两个长度为$L$的互补聚合物链通过共同的末端单体连接。两条链通过互补单体结合，在低温下形成双链构象（拉链），而在高温下它们解离（解拉链）。这是DNA（或RNA）发夹形成的简单模型。在这里，我们调查的动态链在平衡临界温度$T=T_c$使用Monte Carlo劳斯动力学。我们发现，动力学是异常的，与$τ\sim L^{2.26(2)}$的特征时间标度，超过了劳斯时间$\sim L^{2.18}$。我们调查的概率分布函数，速度自相关函数，生存概率和边界行为的基本随机过程。这些量的比例与Hurst指数为$H=0.44(1)$的分数布朗运动的比例相同。我们讨论了无偏聚合物易位的相似性和差异。
2012-03-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A universality class for RNA-like polymers and double polymers
本研究从$O(n)$对称自旋模型推导类RNA双聚合物的场论，发现稳定重整化群不动点及8维临界维数，揭示单双链聚合物的解耦行为与各自临界特性。
2024-10-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Micromechanical Analysis of Strength of Polymer Networks with Polydisperse Structures
网络链分布对弹性体力学行为的影响是橡胶力学中长期存在的问题之一。经典的橡胶弹性理论是建立在网络熵弹性假设的基础上的，网络的本构链是均匀长度的。硫化动力学理论、计算机模拟和间接实验测量都表明，硫化橡胶的微观结构是由长度随机分布的聚合物股线组成的。预期股线长度的多分散性控制橡胶的机械强度，因为过载的短股线在小变形下断裂并将载荷传递到较长股线。在这篇论文中提出的贡献的目的是提出简单的橡胶力学理论，考虑到股线的长度分布及其对弹性的影响，并在未填充和填充弹性体的散装故障的发病。在未填充体系中，短链的数量被认为是引发损伤的罪魁祸首。在多分散网络变形时，与较长的链相比，较短的链在相当小的拉伸下断裂。随着变形的增加，网络的变化也在继续，并控制着机械破坏的发生。在填充网络中，网络力学行为的退化被认为是由吸附在填料表面上的短链的粘合失效控制的。短吸附链的有限延展性是机械强度的关键决定因素。
2017-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Untying molecular friction knots
单分子操作技术的最新进展，使几个组在个别聚合物链打结，并监测其动态的动机，我们已经使用计算机模拟研究“摩擦结”加入一对聚合物链。摩擦结拼接两条绳子的关键特性是，当绳子被拉开时，它会被卡住。相比之下，分子摩擦结最终会因热运动而解开。我们表明，取决于结的类型和聚合物结构，聚合物股之间的摩擦结可以是强的（时间t的结保持捆绑的增加与施加的力F分离的股）或弱（t随增加F减少）。我们进一步提出了一个简单的模型来解释这些行为。
2006-12-05 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Phantom chain simulations for fracture of star polymer networks on the effect of arm molecular weight
Nagoya University（名古屋大学）
本研究通过幻影链模拟发现，星形聚合物网络断裂时的伸长率与链分子量呈幂律关系，其结果通过预聚物浓度与重叠浓度的比值增加解释。
2025-05-29 cond-mat.soft
Meso-scale modeling of cohesive cavitation in polymer networks
University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；M Company（3M公司）；Cornell University（康奈尔大学）
本文开发结合可拉伸断裂链段与范德华相互作用的离散介观框架，揭示聚合物网络内聚空化的微观起始与宏观演化机制，为弹性体等材料失效研究提供理论支撑。
2026-10-14 cond-mat.soft
Phantom chain simulations for fracture of polymer networks created from star polymer mixtures of different functionalities
本研究通过幻影链模拟揭示，将3臂星形预聚物混入4、6或8臂体系主要通过降低循环秩ξ改变网络断裂性能，并发现断裂链段分子量的新主曲线。
2023-10-25 cond-mat.soft
Stochastic model of randomly end-linked polymer network micro-regions
交联聚合物网络的聚合和形成是制造、材料制造中的重要过程，并且在水合聚合物网络的情况下，是生物医学材料的合成、药物递送和组织工程的重要过程。虽然相当多的研究致力于聚合物网络的建模，以确定平均，平均场，全球性质，有很少的研究，专门研究的变化，组成跨“微区”（由大量但有限数量的聚合物网络链组成）。这里，我们对聚合物网络的随机形成进行数学建模，所述聚合物网络由经历末端连接凝胶化过程的线性同双官能网络链组成。我们引入了一个主方程，描述了可能的网络微区配置的概率作为时间和反应程度的函数的演变。我们特别关注网络形成的动力学和凝胶微区的统计变异性，特别是在中间程度的反应。我们还考虑可能的退火效应和研究如何合作的两个末端基团之间的绑定在一个单一的网络链影响网络的形成。我们的研究结果允许更详细和彻底的理解聚合物网络的动力学和网络特性的可变性。
2020-07-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Revisiting the Deformation-Induced Damage in Filled Elastomers: Effect of Network Polydispersity
在聚合物网络的微观力学分析中，一个先验假设是本构聚合物链是等长的。然而，链的单分散分布仅仅是一个简化的假设。在本文中，我们放松这一假设，并考虑一个硫化网络与广泛的分布链长。根据该模型，我们预测了具有随机内部结构的填充聚合物网络中的损伤起始和应力-拉伸依赖性。网络力学行为的退化被认为是由吸附到填料表面的股线的粘合失效控制的。我们发现，短的吸附股的罪魁祸首损伤的启动和其有限的可延伸性是机械强度的一个关键决定因素。
2017-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Self-attractive semiflexible polymers under an external force field
通过改变刚度和自相互作用强度，数值研究了具有自吸引相互作用的束缚半柔性聚合物在外力场作用下的动力学响应.该链被限制在两个空间维度，并放置在与布朗多粒子碰撞方法所描述的热浴接触。对于强的自吸引力的平衡构象范围从紧凑的结构，双链链，和杆时，增加刚度。在小刚度的外场作用下，初始密排链在完全伸长之前不断地被力解绕。对于双链构象，从折叠状态到开放状态的转变是急剧的，对于较大的刚度更陡峭。转捩中的不连续性出现在力-伸展关系以及回转半径的概率分布函数中。相对于平衡的情况下，沿垂直于力的方向的相对变形被发现衰减为所施加的力的倒数。
2022-11-02 cond-mat.soft
Pulling Hairpinned Polymers
我们介绍了一个模型的RNA -或单链DNA-分子，其中包括发夹形成的可能性空间中的热构象。该模型包含通常的二级结构信息，但将其扩展到三元结构的一个元素，即端到端距离的研究。计算的力-伸长特性与最近对单链DNA分子的一些测量结果吻合得很好。
2000-06-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
Flow-deformed conformations of entangled polymers as persistent random walks
在流动下的缠结聚合物流体中，在库恩尺度界面上的演变结构和流变学在塑料制品的加工中起着重要作用，并且具有许多其他应用。定量跟踪链构象统计的库恩尺度上是必不可少的发展计算模型的这种现象。为此，我们在这里制定一个双尺度/双模模型的纠缠聚合物链下流动。每一条链都被连续的纠缠分割成两种模式之一：纠缠或悬挂。在链尺度上，理想（非相互作用）链的构象统计遵循其端到端距离的二阶矩的微分演化方程。后者规定持久的随机游走采样构象统计理想的纠缠链的库恩尺度，如下从广义的格林-久保关系和最大熵原理。我们测试它的数值范围内的变形率在启动简单的拉伸和剪切流动。一个自洽的潜力，代表片段的相互作用，修改链构象统计的库恩规模，因为它重新规范化的参数控制的持久性随机游走。广义格林-久保关系，然后反转，以确定如何链端到端的距离的二阶矩是由自洽的潜力改变。这使我们能够设计一个双尺度传播方案的统计权重的纠缠链的子链。后者用于计算纠缠链中每种化学类型的库恩段的局部体积分数，从而确定自洽势。
2007-08-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Pseudo-RNA with parallel aligned single-strands and periodic base sequence as a new universality class
研究一种基于RNA样聚合物的场论，其中只有同方向对齐的单链形成双链，揭示了新的普遍性类别，该类别与传统分支聚合物和Lee-Yang场论无关。
2024-09-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Stress Relaxation of Entangled Polymer Networks
用分子动力学模拟研究了交联聚合物网络的非线性应力-应变关系。以前，我们证明了在确定网络的弹性和弛豫性质的陷阱纠缠的重要性。在这里，我们提出了新的结果的应力与应变的干燥和溶胀网络。模型限制的波动的网络股一样的管模型被示出来描述的应力为伸长和压缩。对于溶胀的网络，发现总模量像（V_0/V）^{2/3}一样减小，并且仅对于短链网络达到幻影模型结果。
1999-10-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Statistical mechanics of double-helical polymers
我们介绍了一个简单的几何模型的双链和双螺旋聚合物。我们使用分析技术和模拟来研究这种聚合物的统计力学。我们的模型有一个单一的能量尺度，它决定了聚合物的弯曲和扭转刚度。螺旋在特定的温度T_c下熔化，低于该温度，链具有螺旋结构，高于该温度，该结构是无序的。根据扩展，我们发现，对于小的力量，行为是非常相似的蠕虫状链的行为，但在更高的力量变得非常不同。
2002-03-27 cond-mat.soft
Translocation frequency of double-stranded DNA through a solid-state nanopore
固态纳米孔是单分子传感器，当带电聚合物（如DNA）通过时，其测量离子电流的变化。在这里，我们提出了全面的实验上的长度，电压和盐的依赖性的双链DNA易位的频率通过圆锥形的石英纳米孔与平均开口直径为15 nm。我们观察到一个熵垒有限的，长度依赖的易位频率在4M氯化锂盐浓度和漂移为主，长度无关的易位频率在1M氯化钾盐浓度。这些观测结果描述了一个统一的对流扩散方程，其中包括一个熵的聚合物进入障碍的贡献。
2016-01-15 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Conformation of single-stranded RNA in a virus capsid: implications of dimensional reduction
树状聚合物在封闭体积中的统计力学与RNA病毒中基因组的包装有关。利用这个系统的大配分函数映射到两个较少的空间维度中的硬核气体的统计力学上，并利用为评价一维硬棒气体的平衡性质而开发的技术，我们展示了如何确定两个壁之间的有根排除体积应力的集合的密度和其他关键性质，在存在和不存在一维外部电势的情况下。我们发现，有点令人惊讶的是，在关键量的情况下，排除体积的统计力学，随机支化聚合物映射到一个不受限制的线性聚合物的相应问题。
2008-04-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.SC
Strongly bent double-stranded DNA: reconciling theory and experiment
人们对聚合物的强弯曲知之甚少。我们提出了一个一般的定量框架聚合物弯曲，包括弱和强弯曲制度在同一个立足点，基于一个单一的一般物理原理。当弯曲变形增加超过某个（聚合物特定的）点时，聚合物的有效弯曲能量的凸性性质的变化使得谐波变形在能量上不利：在这种强弯曲状态下，聚合物的能量随着平均弯曲角度线性变化，因为系统遵循变形能量函数的凸包。对于双链DNA，对于大于约2度/碱基对的弯曲，等效于约160个碱基对的闭合圆环的曲率，有效弯曲变形能变为非凸的。一个简单的方程推导出的聚合物环能量，涵盖了弱和强的弯曲制度。该理论与最近的DNA环化实验短的DNA片段的定量协议，同时保持预期的协议与实验中的弱弯曲制度。与直觉相反，预测非常短的DNA环的环化概率（j因子）随着环长度的减小而增加; j因子在45个碱基对的环中达到最小值。原子模拟结果表明，主链原子间短程Lennard-Jones相互作用的吸引力分量可以解释DNA有效弯曲能的非凸性，从而导致线性弯曲机制.该理论的适用性蛋白质-DNA复合物，包括核小体，进行了讨论。
2019-07-02 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
A universal strategy for decoupling stiffness and extensibility of polymer networks
提出以可折叠瓶刷形聚合物替代线性网络链，通过主链展开释放长度、侧链控制模量，在保持30 kPa杨氏模量的同时将断裂应变提升40倍。
2024-05-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Dynamics of a double-stranded DNA segment in a shear flow
我们研究了双链DNA（dsDNA）片段的动力学，作为一个半柔性聚合物，在剪切流中，其强度通常表示在无量纲Weissenberg数Wi。众所周知，剪切流中的聚合物链经历翻滚运动。当链的长度远小于持续长度时，人们会认为（半柔性）链会像刚性杆一样翻滚。在低Wi下，短于持久长度的聚合物链段确实作为刚性棒翻滚。然而，对于更高的Wi，链不翻滚作为刚性杆，即使聚合物链段短于持续长度。特别地，聚合物链段可以不时地呈现屈曲形式，这是通常称为欧拉屈曲的现象。使用可扩展dsDNA片段的珠弹簧哈密顿模型，我们首先分析欧拉屈曲的定向确定性状态（ODS），这是通过关闭随机（热）力在一个固定的方向链的动力学方程的稳态解。ODS在临界Weissenberg数Wi $_{\text c}$处表现出对称性破缺，类似于动力系统中的干草叉分叉。然后，我们跟进的分析与模拟，并在计算机实验中演示对称性破缺，其特征在于由单峰双峰变换的概率分布的第二劳斯模式与增加Wi。我们的模拟表明，剪切可以导致强烈的变形链，是短于其持久性长度，类似于最近的实验观察。
2016-03-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Global cross-over dynamics of single semiflexible polymers
我们提出了一个平均场的动力学理论，可以精确地捕获，没有拟合参数，最近的荧光相关光谱结果在溶液中的DNA链的单单体动力学的单半柔性聚合物。我们的方法适用于全球范围，涵盖了三十年的股线长度和五十年的时间：它包括刚度主导和柔性弯曲模式之间发生的复杂交叉，以及更大规模的旋转和质心运动。该理论的准确性部分源于单体之间的长程流体动力学耦合，这使得平均场描述更加现实。它的有效性甚至延伸到短，僵硬的片段，在那里我们还测试通过布朗流体动力学模拟的理论。
2009-10-19 cond-mat.soft q-bio.BM
Addendum to "Monomer motion in single- and double-stranded DNA coils" [arXiv: cond-mat/0509399]
在我们的工作中[J. Tothova等人，cond-mat/0509399]使用荧光相关技术首次观察到单个聚合物单体的动力学[R. Shusterman等人，物理修订信函92，048303（2004）]已经在联合Rouse-Zimm理论内被解释。优化理论的实验数据的唯象参数的双链和单链DNA的普遍行为和主导类型的动力学的物理力学描述已被确定。最近，这些数据已被修正[R. Shusterman等人，物理修订信函98，029901（2007）]。在本附录中，提出了理论与新数据的拟合。我们先前工作的主要结论仍然没有改变。此外，新的数据允许一个显着更好的协议与理论比以前的。
2007-01-22 cond-mat.soft
Electric-field-driven polymer entry into asymmetric nanoscale channels
从理论上和分子动力学模拟研究了电场驱动下柔性带电聚合物如单链DNA（ssDNA）进入不对称纳米通道如α-溶血素蛋白质通道的过程.自由能垒的高度对聚合物的长度，所施加的电场的强度和通道入口的几何形状的依赖关系进行了研究。结果表明，驱动场对聚合物的压缩效应和聚合物进入通道前的横向限制对势垒高度及其对系统参数的依赖性有着至关重要的影响。还讨论了聚合物通过通道的尝试频率。我们的理论和模拟结果相互支持，并合理地描述了通过α-溶血素蛋白质通道的聚合物易位实验的相关数据集。
2012-02-25 cond-mat.soft
Phantom chain simulations for fracture of star polymer networks with various strand densities
本研究通过Brownian dynamics模拟不同链股密度的星型聚合物网络，发现以环秩或模量归一化后的断裂特性可形成依赖于浓度的主曲线，表明断裂特性不能仅由模量描述。
2024-06-14 cond-mat.soft
Structure and elasticity of model disordered, polydisperse and defect-free polymer networks
无序和多分散聚合物网络的弹性是软物质物理学的一个基本问题，至今尚未解决。在这里，我们通过模拟二价和三价或四价片状颗粒的混合物自组装聚合物网络，这导致类似于实验随机交联系统的指数链长分布。组装完成后，网络连接和拓扑将被冻结，并对生成的系统进行特征化。我们发现网络的分形结构依赖于组装的数密度，但是具有相同平均价和相同组装密度的系统具有相同的结构性质。此外，我们计算的均方位移的长时间限制，也被称为（平方）本地化长度，的交联和链的中间单体，显示长链的动态是很好地描述了管模型。最后，我们找到了在高密度下连接这两个局部化长度的关系，并将交联局部化长度与体系的剪切模量联系起来。
2023-02-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Pulling Pinned Polymers and Unzipping DNA
我们研究了一类显微操作实验，以拉开双链DNA（dsDNA）的两条链为例。当拉力增加到一个临界值时，发生“解链”转变。对于随机DNA序列的短程相关，我们得到了确切的结果，单体的数量和释放的比热，包括在过渡的临界行为。相关的系统包括从吸附表面拉开的无规杂聚物和在II型超导体中倾斜远离碎片柱状缺陷的涡旋线。
2000-08-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft physics.bio-ph
Collapse of a single polymer chain: Effects of chain stiffness and attraction range
School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University（特拉维夫大学物理与天文学院）；School of Chemistry, Tel Aviv University（特拉维夫大学化学学院）
研究单条聚合物链坍缩中链刚性与单体间吸引力范围的相互作用，揭示刚性和柔性的坍缩行为差异及温度转变特性。
2026-05-15 cond-mat.soft
Non-Markovian dynamics of reaction coordinate in polymer folding
我们开发了一个理论描述的自折叠聚合物的临界拉链动力学。我们使用张力传播理论和形式主义的广义朗之万方程适用于聚合物，其中包含两个互补的部分，可以结合到彼此。在临界温度下，拉（解）拉链是无偏的，并且两股线作为拉链打开和关闭。封闭碱基对$n(t)$的数量显示出亚扩散运动，其特征在于在长时间内随着$\langle Δn^2(t) \rangle \sim t^α$与$α< 1$的变化而增长。我们的理论提供了一个估计的渐近反常指数$α$和subleading校正项，这两者都是在良好的协议与数值模拟。结果表明，张力传播理论捕捉到了动力学的相关特征，并为以异常动力学行为为特征的相关聚合物问题提供了一些新的见解。
2017-05-11 cond-mat.soft
A non-monotonic constitutive model is not necessary to obtain shear banding phenomena in entangled polymer solutions
在1975年，Doi和Edwards预测缠结的聚合物熔体和溶液可以具有本构不稳定性，其由大于蠕动时间的倒数的剪切速率的减小的应力表示。实验并不支持这一点，更复杂的理论结合了Marrucci（1996）的想法，即通过平流消除约束;这产生了单调增加的应力，从而产生了稳定的本构行为。最近的实验表明，纠缠聚合物溶液可能具有本构不稳定性，并导致一些工作者质疑现有本构模型的有效性。在这封信中，我们使用一个简单的现代本构模型的纠缠聚合物，非拉伸Rolie-Poly模型与溶剂粘度增加，并表明：（1）不稳定性和剪切带是捕捉在这类简单的模型;（2）剪切带现象是可观察到的弱稳定流体的流动几何形状，施加一个充分不均匀的总剪应力;（3）瞬态现象可以具有类似剪切带的不均匀性，即使对于弱稳定流体也是如此。这些结果中有许多是与模型无关的。
2008-12-14 cond-mat.soft
Phase Diagram of Twist Storing Lattice Polymers in Variable Solvent Quality
当双链DNA在实验中被翻转时，它会经历一个转变。我们使用一个相互作用的自避免行走的三维面心立方晶格加权扭涉及到这些实验，并通过模拟来处理这个问题。我们提供的证据存在的一个热力学相变引起的扭动和检查相关的相图，考虑到溶剂的质量和拉伸。
2016-10-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Sequence-dependent Three Interaction Site (TIS) Model for Single and Double-stranded DNA
我们开发了一个强大的粗粒度模型为单链和双链DNA表示每个核苷酸的三个相互作用位点（TIS）位于质量中心的糖，磷酸盐和碱。由此产生的TIS模型包括碱基堆积，氢键，静电相互作用以及键拉伸和键角电位，占DNA的聚合物的性质。拉伸和弯曲电位的力常数的选择是由玻尔兹曼反演程序使用一个大的代表性的一组DNA结构提取的蛋白质数据库。使用学习程序计算堆叠相互作用中的一些参数，这确保了忠实地再现实验测量的二聚体的熔融温度。在没有任何进一步调整的情况下，基于TIS模型的计算再现了实验测量的单链DNA（ssDNA）的大小的盐和序列依赖性，以及聚（dA）和聚（dT）链的持久长度。有趣的是，在施加机械力时，聚（dA）的延伸表现出一个平台，我们追踪到堆叠的螺旋结构域的形成。与此相反，聚（dT）的力-延伸曲线（FEC）是熵的起源，并可以通过一个标准的聚合物模型来描述。我们还表明，双链DNA的持久长度与基于蠕虫状链的预测是一致的。的持久长度，随着盐浓度的增加而减少，是符合Odijk-Skolnick-Fixman理论，旨在为刚性链杆极限附近。在仅基于PDB结构和二聚体的解链曲线的初始构建之后不需要调整任何参数的应用范围证明了ssDNA和dsDNA的TIS模型的可转移性和稳健性。
2018-02-05 cond-mat.soft q-bio.BM
Entangled polymer complex as Higgs phenomena
在拓扑场论的理论框架下，我们导出了一个有效的纠缠聚合物复合物在拓扑约束下的Maxwell-London方程。我们发现，测试聚合物链的横向电流通量，包围纠缠链，指数衰减从其平均位置与有限的穿透深度，这是类似的超导体（SC）中的磁场衰减。就像SC中光子的质量获得是磁场衰减的起源一样，由于保留的连接数，聚合物沿着链获得不可交叉的交叉点，这限制了横向聚合物电流在正常方向上的偏差。有趣的是，这幅图很好地结合了最成功的现象学理论，即所谓的管模型，研究人员长期以来一直在研究其微观起源。我们的运动方程与管模型的对应关系表明，限制管势是拓扑约束（链接数）的结果。管半径归因于衰减长度，并且增加交叉点处的缩回力或增加交叉点的数量（连接数），管变得更窄和更紧。计算结果进一步表明，管道泄漏概率随管道半径的衰减长度呈指数衰减。
2015-04-17 cond-mat.soft
A detailed field theory for RNA-like molecules with periodic base sequence
本研究构建含周期性碱基序列的单双链类RNA格点场论，阐明其与支化聚合物及李-杨问题的关联，推导变性/复性极限下的精确结果并计算单链临界指数ν_φ。
2024-03-19 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Critical phenomena in colloid-polymer mixtures: interfacial tension, order parameter, susceptibility and coexistence diameter
利用计算机模拟和有限尺寸标度技术研究了一种模型胶体-聚合物混合物的临界行为，即AO模型。考察了界面张力、序参量、磁化率和共存直径。结果表明，界面张力在临界点为零，其指数为2ν~ 1.26。这与3D伊辛指数非常一致。还计算了临界振幅比，这是与相应的三维伊辛值兼容。我们还确定了一些微妙之处，遇到时，有限尺寸标度应用到AO模型。特别是，我们发现，当忽略对数尺寸依赖性时，界面张力的有限尺寸外推是最一致的。这一发现与Berg等人的工作一致。[Phys. Rev. B，V47 P497（1993）]
2004-09-04 cond-mat.soft
Water in a Polymeric Electrolyte Membrane: Sorption/Desorption and Freezing phenomena
全氟磺酸是一种全氟磺化聚合物，广泛应用于质子交换膜燃料电池。该聚合物采用了由疏水性主链和亲水性磺酸基团之间的微观分离产生的复杂结构组织。在水合时出现充满水的通道和空腔，其中释放酸性质子以形成水合氢离子在水中的溶液，其嵌入聚合物基质中。在273 K以下，发生了水的吸附/解吸现象，其原因至今仍是一个悬而未决的问题。进行中子衍射，我们监测的冰形成的数量在吸附/解吸过程中作为温度的函数下降到180 K。在冷却时，我们观察到冰在膜外形成，并以六边形Ih形式结晶。同时，膜收缩和膨胀，导致基质内水合氢离子浓度增加。可逆地，冰融化并且膜在加热时再水合。本文提出了一个冰点随水合氢离子浓度变化的溶液模型来计算结冰量随温度的变化。模型与实验数据之间的定量一致性解释了在水的吸附或解吸过程中观察到的平滑和可逆的行为，指出了现象的起源。所提出的图片调和禁闭和熵的影响。水填充的电解质纳米结构的其他例子，最终讨论，在澄清在低温下的水传输的条件的上下文中。
2013-12-17 cond-mat.soft
Chaotic behavior of ion exchange phenomena in polymer gel electrolytes through irradiated polymeric membrane
通过台式实验研究了离子导电电化学微系统的I-V特性的非线性。它的混沌动力学是第一次被报道，已经被电子电路捕获。制备了聚偏氟乙烯-共-六氟丙烯（PVdF-HFP）凝胶电解质，该电解质由增塑剂（碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯）和盐组成，用于研究离子通过多孔聚对苯二甲酸乙二酯（PET）膜的交换。该体系的非线性是由于聚合物凝胶电解质（PGE）通过多孔膜进行离子交换。不同制度的尖峰和非尖峰混沌运动。突出了可能的应用。
2012-04-18 cond-mat.soft nlin.CD
General criterion for controllable conformational transitions of single and double stranded DNA
溶液中的链状大分子，无论是生物的还是合成的，在温度或溶剂性质改变时从空间延伸构象转变为紧凑构象。这种急剧的转变在各种现象中起着关键作用，包括DNA缩合、蛋白质折叠和聚合物溶液的行为。在生物过程中，如DNA缩合，崩溃是敏感地诱导少量添加的分子。在这里，我们推导出一个一般标准的影响，这样的代理商的构象转变。我们发现两种不同的情况下，取决于链刚度。如果持续长度--链保持其方向的特征距离--小于由代理诱导的吸引相关性的范围（通常高达几纳米），则链逐渐收缩。较硬的链条会发生急剧的崩溃。因此，我们认为，双链DNA的刚性增强相比，单链是一个先决条件，尖锐的，可控的构象转变。
2001-09-13 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Dynamic Critical Phenomena of Polymer Solutions
最近，H。Tanaka和他的同事（Phys.Rev.E，65，021802，（2002））。根据他们的实验，粘度的动态临界指数y_c随分子量的增加而急剧下降。本文用模耦合理论计算了非线性流体动力相互作用重整化的动力学系数。我们预测，随着分子量的增加，临界粘度发散将被抑制。计算了扩散常数和动态结构因子。本研究结果明确表明，聚合物溶液的临界动力学应该受到一个额外的时空尺度的影响，聚合物溶液的内在，并与田中，等人的实验是一致的。
2003-05-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
PEO/CHCl3: Crystallinity of the polymer and vapor pressure of the solvent - Equilibrium and non-equilibrium phenomena -
通过顶空取样和气相色谱法的组合，在25 ℃下测量氯仿/聚环氧乙烷（peo，重均摩尔质量= 1000 kg/mol）体系的蒸气压作为聚合物重量分数w的函数。热力学平衡的建立是通过采用薄的聚合物膜来辅助的。通过dsc测定纯peo和混合物中所含固体聚合物的结晶度α。由在该组成范围内测量的蒸气压计算聚合物不溶性的类似程度β。实验表明，这两个数量和它们的浓度依赖性显着影响的特定模式的薄膜制备。这些非平衡现象进行了讨论冻结的本地和时间的平衡，其中α和β之间的差异是由于结晶域内的无定形材料的闭塞。从两个来源获得平衡信息，即从在不存在结晶材料的情况下的蒸气压（气体/液体）和从PEO的饱和浓度（液体/固体）。这些数据的热力学一致性证明了使用一种新的方法，使建模的组合物依赖的相互作用参数仅通过两个可调参数。
2003-04-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Modeling DNA beacons at the mesoscopic scale
我们报告模型计算DNA单链描述的平衡动力学和动力学的发夹形成和熔化。建模是在单基地的水平。链刚性描述在简单的聚合物模型;替代计算使用自由旋转链和离散Kratky-Porod模型进行报告。根据Peyrard-Bishop-Dauxois哈密顿量对茎形成进行建模。在一个有效的自由能景观的扩散控制的运动方面的动力学的开放和关闭。解链曲线，解链温度对环长度的依赖性，以及动力学时间尺度与从形成聚（T）环的荧光DNA信标获得的实验数据半定量一致。链刚性的变化不足以解释闭合的大活化焓和在形成聚（A）环的发夹中观察到的强环长度依赖性。单链DNA或RNA建模的影响进行了讨论。
2007-06-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
DNA thermal denaturation by polymer field theory approach: effects of the environment
我们分析了环境（溶剂质量，存在的扩展结构-拥挤的环境）的影响，可能会影响变性和有界DNA状态之间的过渡顺序，并导致DNA链的构象特性的标度律的变化。我们发现，所研究的效果显着影响的强度的一阶过渡。为此，我们重新考虑波兰-Scheraga模型和应用聚合物场论计算熵指数与变性环分布。对于$d = 3$的情况下，相应的发散$ε= 4-d$扩展评估通过恢复其收敛通过remation技术。对于空间维度$d = 2$，从将聚合物模型映射到二维随机晶格上推导出指数，即，在存在量子引力的情况下。我们还表明，一阶跃的存在下，进一步加强了扩展的不可渗透的区域在溶剂中，限制了大分子配置的数量。
2021-10-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Iterated stretching and multiple beads-on-a-string phenomena in dilute solutions of highly-extensible flexible polymers
使用高速数字视频显微镜重新检查高分子量聚合物溶液中的弹性毛细血管变薄的动力学。在长时间内，粘弹性线的演变偏离自相似指数衰减，并且弹性力、毛细力和惯性力的竞争导致形成由轴向均匀韧带连接的珠的周期性阵列。这种结构本身是不稳定的，并且连续的不稳定性从连接珠子和韧带的颈部传播。这种迭代过程导致了多代珠的发展，与Chang等人（1999）的预测一致，尽管实验在连续几代之间产生了不同的递归关系。在长时间内，有限的可延展性截断了珠阵列沿着互连螺纹的迭代不稳定性和轴向平移，导致在流体柱破裂之前逐渐聚结。
2005-02-08 cond-mat.other cond-mat.soft
The Storm and Nelson's model for polymer stretching revisited
最近分子生物学技术的兴起使得单分子操作实验成为可能，其中分子拉伸起着主要作用。为了更好地理解实验数据，人们迫切需要一些物理和数学模型来定量地表达所观察到的分子的力学性质。在本文中，我们重新考虑了一个简单的唯象模型，再现了张力下的单链和双链DNA的行为。这个问题很容易解决，无论是在小的力的范围内，并在存在过度拉伸过渡的空腔方法，使一些属性，如弯曲刚度和弹性的DNA出现在一个非常清楚的方式。我们的理论研究结果成功地适合于实际测量和比较蒙特卡罗模拟，确认质量的方法。
2011-01-27 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
