Discontinuous shear thickening without inertia in dense non-Brownian suspensions
一个共识是，在稠密悬浮液中的不连续剪切增稠（DST）标志着从流动状态的过渡，其中颗粒保持良好的分离的润滑层，一个占主导地位的摩擦接触。我们在这里表明，合理的假设接触增殖预测两种不同类型的DST在惯性的情况下。第一种情况发生在密度高于摩擦颗粒的堵塞点时;在这里，增厚状态完全堵塞，并且（除非颗粒变形）不能在没有不均匀性或破裂的情况下流动。第二种状态显示应变率滞后，并在较低密度下出现，其中增厚相平滑流动。DST预计会出现时，有限范围的排斥推迟接触形成，直到超过一个特征应力水平。
2013-11-16 cond-mat.soft
Organization and Dynamics of Chromosomes
本文综述聚合物模型、数据驱动方法与模拟在预测染色体三维结构及解释染色质基因座亚扩散动力学方面的进展与挑战。
2024-10-02 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Microscopic mechanism for the shear-thickening of non-Brownian suspensions
我们提出了一个简单的模型，支持接触动力学模拟以及流变学和摩擦测量，链接从连续到不连续的剪切增稠致密颗粒状糊状物中的颗粒接触不同的润滑制度的过渡。我们确定了一个本地索末菲数，确定从牛顿的剪切增稠流的过渡，然后表明，悬浮液的体积分数和边界润滑摩擦系数控制的剪切增稠过渡的性质，无论是在模拟和实验。
2013-08-05 cond-mat.soft
Testing the Wyart-Cates model for non-Brownian shear thickening using bidisperse suspensions
有一个越来越多的共识，剪切稠化的浓缩分散体是由应力引起的摩擦接触的形成驱动。这种现象的Wyart-Cates（WC）模型，其中接触的微观物理仅通过摩擦接触的分数$f$进入，可以成功地拟合弱多分散球体悬浮液的流动曲线。然而，它对“现实生活”、多分散悬浮液的有效性尚未得到认真的测试。通过对球的双分散混合物进行系统的模拟，我们表明，WC模型只适用于单分散的限制和失败时，大量的双分散性引入。我们追踪失败的模型，它无法区分大-大，大-小和小-小摩擦接触。通过拟合我们的数据，使用多分散类似物的$f$，分别取决于这些接触类型的每一个的分数，我们表明，剪切增稠的WC图片是不完整的。模型剪切增稠悬浮液的系统实验证实了我们的研究结果，但突出的重要挑战，严格测试WC模型与真实系统。我们的研究结果提出了新的问题的微观物理增稠的单分散和多分散系统。
2019-11-26 cond-mat.soft
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
Physical entanglements mediate coherent motion of the active topological glass confined within a spherical cavity
受细胞核内染色体和最近发现的活性拓扑玻璃的启发，我们研究了长的非级联活性聚合物环的球形限制熔体。在没有活性的情况下，环表现出与染色质纤维相同的平均大尺度构象特性。在激活环上的连续单体片段后，由于活性增强的拓扑约束，系统到达玻璃态稳态。后者产生系统的相干运动，但由此产生的大尺度结构是不符合分形球模型。我们观察到微相分离的主动和被动段没有系统的趋势，在封闭的领域内的主动域的定位。我们发现，坦克踩踏的活性段沿环轮廓增强主动-被动相分离的状态下的活性拓扑玻璃时，扩散和构象松弛的环显着抑制。最后，虽然本模型的部分活性环是不兼容的大规模的染色质组织，我们的研究结果表明，活性增强的纠缠，导致促进内和染色体间的接触可能是相关的染色质结构在较小的尺度。
2021-07-24 cond-mat.soft physics.bio-ph
Simulating the rheology of dense suspensions using pairwise formulation of contact, lubrication and Brownian forces
本文提出一种基于成对布朗力、接触力和润滑力的最小化颗粒模型，用于模拟稠密胶体悬浮液，再现剪切变稀和增稠行为，并在LAMMPS中实现，具有线性计算复杂度。
2023-07-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Simulation of dense non-Brownian suspensions with the lattice Boltzmann method: Shear jammed and fragile states
采用格子玻尔兹曼方法，对考虑流体动力学相互作用和颗粒间摩擦接触的稠密非布朗悬浮体系在简单剪切和振荡剪切作用下进行了数值研究.我们成功地再现了不连续剪切增稠（DST）下的一个简单的剪切散装三维系统。对于我们的模拟的振荡剪切在准二维系统中，我们测量的机械响应时，我们减少了初始振荡后的应变振幅与较大的应变振幅。在这里，我们发现存在的剪切堵塞状态下，该协议中的储能模量$G^{\prime}$是有限的高初始应变振幅$γ_0^{I}$。我们还发现存在的脆弱状态，其中流体和固体样的响应可以检测到一个相同的面积分数和初始应变振幅$γ_0^{I}$取决于初始阶段$Θ$（或所施加的应变的不对称性）的振荡剪切。我们还观察到在脆性状态下的振荡剪切下的DST样行为。此外，我们发现，应力各向异性变大的脆性状态。最后，我们确认的接触力的角分布的基础上的应力公式恢复的接触贡献的应力张量为简单的和振荡剪切大应变。
2019-11-12 cond-mat.soft
Discontinuous Shear Thickening in Brownian Suspensions By Dynamic Simulation
动态颗粒尺度的数值模拟被用来表明，在致密的胶体或布朗悬浮液中观察到的剪切增稠与在非胶体悬浮液中观察到的剪切增稠具有相似的性质，即，从润滑的近接触颗粒流到润滑的颗粒接触网络流的应力诱导转变。突然（或不连续）剪切增稠被认为是一个几何而不是流体动力学现象，它源于堵塞体积分数的悬浮颗粒之间的接触力的性质的强烈敏感性。在纯硬摩擦球的胶体悬浮液中获得的增稠在性质上与实验观察相似。然而，该协议不能仅用流体力学，摩擦接触和布朗力进行定量。因此，一个短程排斥势模仿的稳定化的实际悬浮液上的增稠的作用进行了研究。布朗力和排斥力对起始应力的影响可以以相加的方式组合。包括布朗力和稳定力的模拟显示出良好的协议与实验数据的粘度$η$和第二法向应力差$N_2$。
2015-12-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The interplay between phase-separation and gene-enhancer communication: a theoretical study
本文研究了在染色质纤维的特定位点上相互作用的蛋白质系统中发生的相分离。这是通过广泛的分子动力学模拟的一个简单的聚合物模型，其中包括相互作用的球形粒子的调节蛋白质。我们的兴趣特别集中在相分离在形成分子聚集体中所起的作用，这些分子聚集体可以沿着DNA连接远端调控元件，如基因启动子和增强子。我们发现，由于结合分子和染色质之间的相互作用，系统的整体平衡态可以导致，在适当的条件下，取决于分子浓度，分子-分子和分子-DNA相互作用，形成相分离的分子团簇，允许调节位点之间的强大的接触。反之亦然，调节位点的存在可以促进相分离过程。不同的动力学制度可以产生增强子-促进剂接触，无论是通过在结合位点的簇成核或通过批量自发形成的介导簇，结合位点被连续吸引。这样的过程可以解释实验的活细胞成像数据测量监管网站之间的距离在时间的可能性也进行了讨论。
2020-10-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Many-body contacts in fractal polymer chains and fBm trajectories
本文计算了具有任意分形维数$d_f$的分数布朗运动的轨迹在给定时刻$t_1, ..., t_n$到达同一点$n \ge 3$次的概率，并得到了这些概率的位移-位移协方差矩阵的行列式表达式.除了具有$d_f = 2$的标准布朗轨迹外，所得到的多体接触概率不能被因式分解为单圈贡献的乘积。在我们最近提出的自相互作用聚合物链的高斯网络模型中，我们在这里计算的概率可以解释为具有相同分维$d_f$的分形聚合物构象中多体接触的概率。这种高斯方法意味着从分数布朗运动轨迹到聚合物构象的映射，可以用作拓扑稳定构象中聚合物链的半定量模型，例如，在非连接环的熔化物中或在染色质纤维中，染色质纤维是包含遗传信息的物质介质。因此，这里提出的模型可以用作解释基因组中多体接触数据的基准，我们预计很快就会在，例如，Hi-C实验
2019-01-24 cond-mat.soft physics.chem-ph
A minimal G$\bar{\textrm{o}}$-model for rebuilding whole genome structures from haploid single-cell Hi-C data
我们提出了一个最小的计算模型，它允许非常快速，在飞行中的三维单倍体间期基因组的单细胞Hi-C接触地图使用HOOMD蓝色分子动力学软件包的图形处理单元的建设。染色体由一串连接的珠子表示，每个珠子对应于100，000个碱基对，并且通过基于结构的谐波势介导接触。我们建议和测试两个最小化协议，始终折叠成构象相似的低能量状态。后者类似于以前公布的结构，但计算时间的一小部分。我们发现的证据表明，仅仅履行接触地图是不足以创建实验相关的结构。特别是，在我们的模型中需要一个排除的体积项来诱导染色体区域的形成。我们还观察经验，接触地图不捕捉的手性的底层结构。根据初始配置和协议细节，会出现两个镜像之一。最后，我们分析了特定染色体中结的发生。相同的结出现在（几乎）所有的结构，无论最小化协议，甚至细节的潜在潜力提供了进一步的证据结存在于间期染色质。
2019-07-26 cond-mat.soft
Brownian non-Gaussian polymer diffusion and queing theory in the mean-field limit
我们将聚合物质心的布朗非高斯扩散与微观原因联系起来：聚合物与单体恒化器接触时发生的聚合/解聚现象。反常行为是由聚合物临界点触发的，在巨正则系综中分离稀相和密相。在平均场的限制，我们建立联系与排队论，并表明，峰度的聚合物质心发散一样的响应函数时，系统变得临界，结果持有一般聚合物动力学（齐姆，劳斯，爬行）。平衡态和非平衡态行为的精确求解为新型随机建模和实验装置的研究提供了参考。
2022-02-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamic Interactions Between Charged and Uncharged Brownian Colloids at a Fluid-Fluid Interface
假设：漂浮在流体/流体界面处的胶体的集体动力学和自组装是确定性横向相互作用力、对沿表面的胶体运动的粘性阻力和热（布朗）波动之间的平衡。随着胶体尺寸的减小，热力变得重要，并且可以影响自组装成有序图案和晶体结构，这是各种材料应用的起点。数字：Langevin动力学模拟涉及两个粒子跨越液/液界面的高粘度对比度描述的横向界面组装的颗粒在布朗和非布朗为主的制度。这些模拟包括毛细吸引力、静电排斥力、热波动和颗粒之间的HI（包括颗粒浸没深度的影响）。模拟结果是中性润湿的颗粒，形成一个接触角的90度的界面。调查结果：聚类，分形生长和颗粒有序观察到在临界值的Pe数，而较小的Pe数表现出较高的概率产生的状态，其中粒子保持不相关的空间和更广泛的分离。
2022-10-04 cond-mat.soft
Contact statistics highlight distinct organizing principles of proteins and RNA
虽然RNA和蛋白质都具有密集的天然结构，但这两种生物聚合物的链组织是根本不同的。最近发现染色质折叠，间期染色体的领土组织的签名指向亚稳定性的动机，我们分析了蛋白质数据库中存放的生物分子结构，发现链内接触概率，$P(s)$作为弧长$s$的函数，在$s$，$10\lesssim s\lesssim 110$的中间范围内的幂律$\sim s^{-γ}$衰减。我们发现，接触概率标度指数为$γ\approx 1.11$的大RNA（$N>110$），$γ\approx 1.41$的小尺寸RNA（$N<110$），和$γ\approx 1.65$的蛋白质。考虑到高斯统计预期在聚合物熔体中完全平衡的链，在天然状态下大RNA的子链的$γ$值与$γ=1.5$的偏差表明RNA的链构型没有完全平衡。视觉上清楚的是，大尺寸RNA（$N\gtrsim 110$）的折叠结构采用褶皱结构，被划分成由沿着链的近端序列组装的模块化多结构域，而折叠蛋白质的多肽链看起来更好地与结构的其余部分混合。我们对大RNA的$γ\approx 1$的发现可能是折叠过程中二级到三级元件的等级排序的必然结果。
2016-04-02 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Contact Pair Dynamics During Folding of a Model Globular Protein, Hp-36
利用布朗动力学模拟方法研究了模型蛋白Hp-36折叠过程中不同疏水残基间形成接触对的动力学过程。氨基酸的亲水性尺度和非局部螺旋倾向被用来模拟复杂的相互作用势。模型蛋白的所得结构模拟真实蛋白的天然状态，其$RMSD$为4.5 μ m。介绍了一种接触对距离时间关联函数（CPCF），$C_{P}^{ij}(t)$，它表现出多级衰减，包括几个特定对的{ \it缓慢的后期动力学}。{ \it这些对确定长时间折叠速率}。动态性与景观、相对接触顺序和拓扑接触有关。
2002-12-16 cond-mat.soft q-bio
Fast Brownian cluster dynamics
Universität Osnabrück（奥斯纳布吕克大学）；Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf（杜塞尔多夫海因里希·海涅大学）；Charles University（查理大学）
该研究提出了一种高效的快速布朗运动簇动力学方法，用于模拟高碰撞率下的粒子集体运动，应用于粘性硬球在周期性势场中的单文件扩散。
2024-06-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Brownian friction dynamics: fluctuations in sliding distance
本研究针对滑块滑动位置涨落问题，采用微块模拟微凸体的弹簧-滑块模型开展模拟，结合实验数据验证，所得位移功率谱与实验吻合良好，为布朗摩擦动力学研究提供支撑。
2024-06-23 cond-mat.soft physics.class-ph physics.data-an
Condensation dynamics of sticky and anchored flexible biopolymers
Center for Computational Biology, Flatiron Institute（Flatiron研究所计算生物学中心）；Cluster of Excellence Physics of Life, TU Dresden（德累斯顿工业大学生命物理卓越集群）；Courant Institute, New York University（纽约大学柯朗数学科学研究所）
研究通过模拟揭示了粘附与锚定柔性生物聚合物在DNA和染色质重组中的动态机制及关键影响因素。
2025-12-19 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Granular Brownian motion with dry friction
利用旋转探针与静止颗粒气体接触的方法，对库仑摩擦与随机激励之间的相互作用进行了实验研究。颗粒状材料通过垂直振动器独立流化，作为探头布朗运动的“热浴”。两个滚珠轴承支撑探头，对探头施加非线性库仑摩擦力。将探头的实验速度分布、自相关函数和功率谱与带摩擦力的线性玻尔兹曼方程的预测值进行比较。在高碰撞频率下，它被映射到具有非线性摩擦的Fokker-Planck方程，而在低碰撞频率下，它是由一系列独立的随机反冲和随后的摩擦引起的弛豫来描述的。在这两个极限下的理论与实验比较表明，两者吻合较好。在非常小的速度下观察到偏差，其中真实轴承不能很好地由库仑摩擦模拟。
2013-04-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A Nonequilibrium Thermodynamic Approach to Generalized Statistics for Brownian Motion
我们分析了布朗气体与热浴接触的动力学，在热浴中发生大的温度波动。存在两个不同的时间尺度，一个描述温度波动的衰减，另一个与局部平衡的建立有关。虽然气体已经达到局部平衡，但在强烈的参数（温度）中存在大的波动，这打破了与热浴的热力学平衡。因此，强度参数波动的衰减大于局部平衡建立的特征时间。我们表明，这种大而密集的波动的动态可以通过采用非平衡态热力学方法与适当的制定当地平衡。粗化过程，然后使用收缩的介观变量的空间来描述气体的动力学和描述的广泛性丢失。这个过程使我们能够推导出一个有效的麦克斯韦-玻尔兹曼因子（EMBF）的布朗气体，最近已经提出的文献。此外，我们使用这个局部平衡分布和熵泛函导出的非平衡概率分布和流体动力学描述的布朗气体，其中包含波动的输运系数。随后的描述是nonextensive和我们的分析表明，粗粒化过程是负责nonextensivity属性。
2005-09-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Coffee stain effect on a fibre from axisymmetric droplets
在过去的几十年里，人们对所谓的咖啡渍效应进行了深入的研究，但大多数研究都集中在固着液滴上。本文分析了悬浮颗粒在固着液滴和轴对称液滴中沉积在纤维上的差异的来源。首先，我们模拟的形状下降的纤维和它的蒸发通量与一些近似推导出分析计算。然后，对于钉扎接触线，我们解决了在润滑近似下的液相流体动力学方程，以确定流向接触线的流速。我们评论这些结果通过比较类似的蒸发条件下的固着滴，我们表明，基板曲率起着作用的接触线脱钉，局部蒸发通量，和液体流场。平流和布朗运动之间的竞争表明，颗粒向接触线的运输发生在一个体积中，该体积位于纤维上的液滴的接触线附近。因此，与固着液滴相比，纤维几何形状在接触线处诱导较弱的颗粒积聚，从而导致实验观察到的更均匀的沉积。
2023-01-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Microscopic dynamics of contagion using active Brownian particles: universal scaling and propagation controlled by protection
Universidad de Guanajuato（瓜纳华托大学）
该研究利用活性布朗粒子模型，发现受保护个体比例约30%为传染状态的交叉阈值，低于阈值时最大传染速率遵循普适标度，高于阈值时保护成为主导控制机制，为疫情动力学研究提供了新框架。
2026-09-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A unified framework for non-Brownian suspension flows and soft amorphous solids
虽然非布朗悬浮液在稀状态下的流变学是很好理解的，但它们在稠密极限下的行为仍然令人费解。随着颗粒的堆积分数增加，颗粒运动变得更加集体，导致随着材料接近堵塞转变，流变学中的长度尺度和缩放特性不断增长。没有公认的微观描述这种现象。然而，近年来人们已经认识到，简单非晶态固体的弹性受临界点、压力消失时的不堵塞转变以及弹性性质显示出缩放和发散的长度尺度的支配。这两种转变之间的对应关系目前尚不清楚。在这里，我们表明，对于一个简单的模型的稠密流，我们认为捕获的基本物理附近的干扰阈值，一个正式的类比之间的流的流变性和简单的网络的弹性。这种类比导致了一个新的概念框架，将微观结构与流变学联系起来。它使我们能够定义和计算数值正常模式和状态密度。我们发现流动态密度和接近无干扰的非晶态固体态密度之间有惊人的相似之处：两者都显示出高于某个频率标度ω* ~| z_c-z|其中z是接触的颗粒的网络的配位，z_c = 2D，其中D是空间维度。然而，一个惊人的差异出现：在另一个频率尺度ω_{min} << ω* 控制的粘度的发散的状态密度在流中显示出一个单一的模式。
2012-03-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Toward a microscopic description of flow near the jamming threshold
研究了非布朗悬浮液的微观结构与粘度之间的关系。我们认为，形成和开放的流动中的颗粒之间的接触有效地导致负选择的接触携带弱力。我们发现，一个易于分析的模型捕捉到这种负选择正确地再现了堵塞过渡附近的流量的缩放特性。特别地，我们预测（i）粘度η随坐标z发散为η ~（z_c-z）^{-（3+θ）/（1+θ）}，（ii）控制流动的算子显示控制粘度发散的低频模式，频率为ω_min \sim（z_c-z）^{（3+θ）/（2+2θ）}，以及（iii）力的分布显示出尺度f*，该尺度f* 在卡紧附近消失为f*/<f>\sim（z_c-z）^{1/（1+θ）}，其中θ表征卡紧时接触力P（f）\simf^θ的分布，并且其中z_c是刚度的Maxwell阈值。
2012-09-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Brownian dynamics with soft constraints in soft matter systems
CNRS, Sorbonne Université（法国国家科学研究中心，索邦大学）；University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）
本文针对软物质系统中由硬力产生的软约束，推导了约束布朗动力学方程，并利用奇异摄动理论证明其长时间有效性，扩展至流体动力相互作用下的软软约束。
2026-06-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech math-ph
Colocalization of coregulated genes: a steered molecular dynamics study of human chromosome 19
染色质核组织和基因活性之间的联系生动地说明了观察，某些基因的转录协同调节似乎是直接影响他们的空间接近。这一事实提出了一个更普遍的问题，即在一条给定的染色体上共同调节的众多基因，特别是那些基因组距离很远的基因，是否可能在细胞核内变得接近。这个问题在这里研究使用转向分子动力学模拟，以加强共定位的基因丰富的人类19号染色体的模型上的数千个基于知识的基因序列。值得注意的是，发现大多数（~80%）基因对可以同时接触。这是由于染色体内缠结程度低，基因共调控网络中有大量的小集团，即许多基因组都是相互共调控的。模型染色体19的约束构象被进一步显示为在空间宏域中被组织，所述空间宏域与从最近的HiC测量中推断的空间宏域相似。研究结果表明，基因的协同调节和共定位在很大程度上是兼容的，这种关系可以被利用来起草体内染色体的整体空间组织。更普遍的有效性和这些发现的影响，可以通过适用于其他真核细胞染色体的一般和可转移的计算策略介绍这里。
2013-02-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
DNA geometry around highly transcribed bacterial genes
Laboratoire Interdisciplinaire de Physique, CNRS and Université Grenoble Alpes（法国国家科学研究中心与格勒诺布尔阿尔卑斯大学跨学科物理实验室）
本研究通过布朗动力学模拟揭示高转录细菌基因周围DNA形成拱形条纹和束状结构域，源于聚合酶产生的超螺旋波导致DNA缠结，促进远距离片段接触。
2026-09-29 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
On The Effect Of Size On The Kinetics Of Reactions In Solutions
本文指出了 Smoluchowski 方程在描述溶液反应碰撞速率时忽略碰撞记忆效应的缺陷，通过布朗动力学模拟证明，当粒子尺寸大于布朗运动的 Kuhn 长度时，碰撞速率和团簇寿命正比于粒子半径与 Kuhn 长度之比且系数接近 1。
2024-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
