Measuring structural parameters of crosslinked and entangled semiflexible polymer networks with single-filament tracing
单丝示踪是一种直接测定缠结聚合物网络几何和力学性质的有价值的工具。然而，系统地验证示踪剂细丝的刚度或其与周围网络的分子相互作用如何影响这些参数的测量，用已建立的实验系统是不可能的。在这里，我们使用机械可编程的DNA纳米管嵌入交联和缠结的F-肌动蛋白网络，以及在合成的DNA网络，以测量基本的，结构网络特性，如管的宽度和网格大小相对于示踪剂的刚度。虽然我们证实了一些预测来自纯粹基于空间相互作用的模型，我们的研究结果表明，这些模型应该扩展到考虑额外的丝间相互作用，从而描述真实的聚合物网络的行为。
2020-12-23 cond-mat.soft
The origin of stiffening in cross-linked semiflexible networks
通过对一个二维交联半柔性纤维网络模型的有限应变分析，探讨了蛋白质网络的应变刚化。结果表明，刚化是由非仿射网络重排，治理从弯曲为主的响应在小应变的拉伸为主的响应在大应变的过渡。热引起的灯丝波动只有很小的影响，它们只是推迟了转变。
2005-02-16 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
Sedimentation of pairs of hydrodynamically interacting semiflexible filaments
我们描述了在低雷诺数下，在均匀的恒定力作用下，一对不可伸展的半柔性细丝的沉降中的流体动力学相互作用的效果。我们已经分析了不同的制度和这种聚合物的形态在简单的几何形状，这使我们能够突出弹性和流体动力学应力之间的相互作用的特点。与纤维的几何形状相关的合作和对称性破缺效应产生特征运动，这使它们具有与刚性和弹性长丝不同的特性。
2007-10-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of folding in Semiflexible filaments
我们研究了一个单一的半柔性灯丝的动力学，在压缩力的作用下，使用数值模拟和缩放参数。力沿着端到端矢量施加在细丝的一端，而另一端保持固定。我们发现，与弹性棒不同，细丝不对称折叠，折叠长度仅取决于弯曲刚度和施加的力。结果表明，这种行为可以归因于指数下降的张力分布在长丝。虽然折叠时间取决于初始配置，在后期，移动的距离的终端点的细丝和折叠的长度显示幂律依赖于时间的指数1/2。
2002-03-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonlinear elasticity of semiflexible filament networks
我们开发了一个连续体理论的平衡弹性网络的交联半柔性长丝，跨越整个范围之间的灵活的熵驱动的链，以僵硬的无热棒。我们选择了3链本构模型在几个合理的候选人，并推导出在任意应变的弹性能量的解析表达式，与相应的应力-应变关系。该理论很好地拟合了广泛的实验数据，简单的剪切在不同的纤维网络，定量匹配的微分剪切模量随应力的变化，只有两个可调参数（分别代表纤维的刚度和预张力的网络，分别）。一般理论准确地描述了正负坡印亭效应（施加剪切的正应力）之间的交叉，以增加形成网络的长丝的刚度。
2016-07-09 cond-mat.soft q-bio.BM
Structure and dynamics of a self-propelled semiflexible filament
我们使用粗粒度的布朗动力学模拟研究了自推进细丝的结构和动力学性质。沿着键矢量施加自推进力，即，与灯丝相切，它们的位置以两种不同的方式考虑。在第一种情况下，力被施加到细丝的所有珠上，这被称为均匀自推进。在这里，我们得到了一个单调减少的灵活性与佩克莱数的细丝。因此，回转半径也显示出相同的趋势。此外，纤维的回转半径对各种弯曲刚度和弯曲数具有普遍的依赖性。纤维的有效扩散系数随作用力的增大而增大，并随作用力和弯曲刚度的增大而线性增大。在第二种情况下，自推进力只施加在少数键矢量上。以周期性的方式选择作用力的位置，从灯丝的尾部开始，离开前端而不施加力。在这种情况下，细丝获得各种结构，例如棒状、螺旋状、圆形和折叠状态。从几个状态的过渡被理解的切线-切线相关性，弯曲能和扭转序参量。螺旋状态通过切线-切线相关的指数到振荡行为的交叉来识别。弯曲能的突然增加将螺旋状态分离为丝状体的折叠状态。
2019-02-13 cond-mat.soft
Collective motion of driven semiflexible filaments tuned by soft repulsion and stiffness
在活性物质系统中，自推进的粒子可以自组织进行集体运动，导致持续的动力学行为脱离平衡。在细胞中，细胞骨架丝和运动蛋白自组织成对细胞力学、运动和分裂重要的复杂结构。细胞骨架系统的集体动力学可以使用细丝滑动实验重建，其中细胞骨架细丝由表面结合的马达蛋白推动。这些实验已经观察到不同的动力学状态，包括集群，极性流，和单丝螺旋。最近对微管和驱动蛋白马达蛋白的实验发现，通过改变溶液中拥挤大分子甲基纤维素的浓度，可以调节微丝的集体行为。增加甲基纤维素浓度减少长丝交叉，促进对齐，并导致从活跃的，各向同性取向的长丝局部对齐极性流的过渡。这种集体运动的出现通常被解释为由活跃的极性粒子的Vicsek型模型的排列相互作用的增加。然而，空间相互作用和抗弯刚度如何改变活性细丝的集体行为还不清楚。我们使用可调软排斥和刚性的驱动细丝的模拟，以更好地理解细丝柔性和空间效应之间的相互作用如何导致不同的主动动态状态。我们发现，增加细丝刚度降低细丝排列的概率，但增加集体运动和长程序，与Vicsek型模型的假设相反。除了排斥和驱动之外，调节细丝刚度可以促进集体行为，并且控制活性各向同性细丝、局部对齐的絮凝物和极性流之间的过渡。
2020-05-16 cond-mat.soft
Braiding dynamics in semiflexible filament bundles under oscillatory forcing
我们研究的非平衡生产的拓扑缺陷-辫子-在半柔性丝束下的压缩和拉伸循环。在这些循环期间，压缩的时间段促进编织/反编织对的热激活对生产，然后当束处于张力下时，其可以分离。结果，适当调整的压缩和延伸的交替周期应导致束中编织缺陷的扩散，使得这些对的线密度远远超过热平衡中预期的线密度。其次，我们研究了编织束在张力下的缓慢延伸，表明它们的端到端的长度在固定的力下由于编织变形和编织对沿束的运动而非单调地蠕变。最后，我们对半柔性纤维束及其网络的实验进行了一些推测。
2021-05-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
Conformations, hydrodynamic interactions, and instabilities of sedimenting semiflexible filaments
半柔性细丝在均匀外部（重力）场作用下的构象和动力学，例如，在离心机，研究了数值和解析。流体动力阻力和弯曲弹性之间的竞争产生了新的形状和动力学特征。我们表明，形状的半柔性丝经历不稳定性的外部场的增加。我们确定了两个过渡，对应于较高的弯曲模式的激发。特别是，对于强场，灯丝稳定在非平面形状中，导致侧向漂移或螺旋轨迹。对于两个相互作用的细丝，我们发现相同的过渡，与重要的后果，新的非平面形状有一个有效的流体动力学排斥，在相反的平面形状吸引自己，即使当他们的密切平面相对于彼此旋转。对于平面细丝的情况下，我们分析和数值表明，相对速度不一定是由于不同的阻力的个别细丝，但流体动力学相互作用引起的形状不对称。
2015-08-13 cond-mat.soft physics.bio-ph
Conformations of entangled semiflexible polymers: entropic trapping and transient non-equilibrium distributions
管模型是聚合物物理学中的一个核心概念，它可以将复杂的多丝缠结聚合物溶液问题简化为单丝描述。研究了半柔性聚合物溶液中约束管和单笼丝构象的概率分布函数。计算机模拟开发，模仿实际动态的限制聚合物在无序系统与拓扑约束的时间尺度上的局部平衡，但远低于大规模的网络重排。我们观察曲率的统计分布，并将我们的结果与最近的实验结果进行比较。出乎意料的是，所观察到的分布显示出明显的差异，从自由聚合物，即使在排除体积的情况下。广泛的模拟允许属性这些功能的熵捕获网络空隙空间。瞬态非平衡分布被证明是一个通用的功能，在中间的时间尺度淬火无序系统。
2009-08-02 cond-mat.soft
Symmetry and stability of orientationally ordered collective motions of self-propelled, semiflexible filaments
该研究通过布朗动力学模拟准二维自驱动半柔性细丝的集体运动，揭示无微观取向扭矩时长程取向有序依赖细丝重叠，其对称性由重叠能和柔性决定，且长程极性有序是有限刚度系统唯一活性动力学稳态。
2024-07-11 cond-mat.soft
Morphological and dynamical properties of semiflexible filaments driven by molecular motors
我们考虑一个明确的模型的半柔性丝运动在两个维度上的滑行测定马达蛋白质，附着到和脱离丝段随机，脱离率取决于当地的负载经历。附着的马达蛋白沿着细丝移动到它的一端，其速度随着马达蛋白的延伸而非线性地变化。作用在灯丝上的合力使它失去平衡。从平衡的距离反映在端到端的分布，改性的弯曲刚度，和过渡到螺旋形态的聚合物。活动的局部应力依赖性导致质心的速度和方向的相关波动，从而导致其动力学中的一系列弹道扩散交叉。
2019-05-22 cond-mat.soft physics.bio-ph
Affine model of stress stiffening in semiflexible filament networks
我们提出了一个修正的理论研究的仿射假设适用于半柔性网络。利用半柔性蠕虫状链的简单模型，我们推导出在所有分离处有效的交联分离的概率分布的表达式。这解释了熵和机械细丝拉伸。由此，我们得到了这种网络的自由能量密度明确作为施加的应变的函数。因此，我们能够计算任何施加的应变或应力的这种网络的弹性模量。我们发现，占交联分离的分布破坏了简单的缩放模量与应力，这是众所周知的单链，这种缩放是敏感的个别长丝的机械拉伸模量。我们比较这个模型的三个实验数据集，不同类型的细丝的网络，并发现，一个适当的处理仿射模型可以成功地解释数据。我们发现，网络更硬的细丝，如F-肌动蛋白，以适应数据，我们需要一个小得多的有效持久性长度比通常假设的特点，这种细丝类型。我们建议，这种有效地降低刚性的细丝可能是网络形成的后果。
2008-08-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Twist dynamics of semiflexible polymer
关于肌动蛋白这种半柔性纤维的扭转弹性，已经报道了许多奇怪的结果。特别是动态和静态的方法来确定扭转扭转模量给出了非常不同的结果。我在这里表明，内部损失（摩擦）在一个半柔性丝可能是一个重要的原因耗散和动态实验的解释应在肌动蛋白的储能和损耗模量。
1997-12-04 cond-mat.soft q-bio
Microrheology of semiflexible filament solutions based on relaxation simulations
我们提出了一种有效的计算方法，以获得半柔性细丝稀溶液的粘弹性响应。通过考虑一种基于波动耗散定理的方法，我们能够评估探针粒子的动力学性质，沉浸在解决方案的半柔性丝松弛模拟与相对较低的计算成本和更高的精度相比，那些基于随机动力学。我们采用微观流变学方法，通过溶液的柔度直接获得溶液的复剪切模量和复粘度，该柔度由附着在介观模型描述的有效介质上的探针颗粒的动力学性质获得，即，有效细丝模型（EFM）。松弛模拟被施加到评估的弯曲能量的影响的粘弹性的半柔性细丝的解决方案和我们的方法进行了验证，通过比较的数值结果与实验数据的DNA和胶原蛋白的解决方案。
2021-01-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Directed force propagation in semiflexible networks
我们认为，在一个点力的应用程序中，使用数值模拟和解析理论相结合的半柔性细丝网络沿特定的细丝的张力的传播。我们发现网络内的力的分布是高度不均匀的，少量的纤维支持施加的负载的一个显着的部分在多个网格大小的距离周围的力的应用点。我们建议，这些结构可以被认为是张力链，其结构，我们通过模拟探索。我们开发的点力响应函数的自洽计算，并引入一个传输矩阵的方法来探索张力（弯曲）能量的衰减和张力链的分支网络。
2020-06-26 cond-mat.soft
Transverse fluctuations control the assembly of semiflexible filaments
该研究通过标度理论与模拟揭示半柔性丝可通过两端弯曲涨落实现端对端退火组装，无需整条丝扩散，大幅提升生理条件下组装速度，为理解细胞骨架相关生物过程提供依据。
2023-10-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Cooperative crosslink (un)binding in slowly driven bundles of semiflexible filaments
结合模拟和理论，我研究束弹性自由度和交联结合倾向之间的相互作用。通过缓慢地将束驱动成变形构型，并且取决于交联剂的机械刚度，结合亲和力显示出突然和不连续的下降。这表明了一个合作的解除绑定的过程，涉及到一个自由能障碍的交叉。因此，选择适当的交联剂不仅可以改变束的复合弹性性质，而且可以改变相关的时间尺度，其可以从单交联结合速率调整到超过自由能势垒的更长的逃逸时间。
2011-03-21 cond-mat.soft physics.bio-ph
Elasticity of a semiflexible filament with a discontinuous tension due to a cross-link or a molecular motor
我们分析了一个蠕虫状链的拉伸弹性与张力不连续的虎克弹簧连接其骨干到一个固定的点。孤立的半柔性细丝的弹性一直是大量文献的主题，主要是因为它与生物物质的力学有关。然而，在实际系统中，这些细丝通常是超分子结构的一部分，涉及交联剂或分子马达，导致张力不连续。我们的模型是作为一个最小的结构元素，将这种不连续性。我们得到的分析结果，在弱弯曲极限的细丝，关于其力的延伸关系和响应的两个部分，其中细丝被划分的弹簧。对于一个小的张力不连续性，长丝延伸的线性响应，这种不连续性强烈地依赖于外部张力。对于大的外部张力$f$，弹簧力对众所周知的端到端伸展的$\sim 1/\sqrt{f}$依赖性贡献次显性校正$\sim 1/f^{3/2}$。
2016-05-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Flexibility Controls Active-Filament Transport in Crowded Landscapes
Institute for Theoretical Physics, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学理论物理研究所）
通过布朗动力学模拟，研究活性聚合物在有序和无序障碍物阵列中的输运，发现柔性在中等时优化无序环境中的扩散，而半柔性细丝在密集有序阵列中因定向运动增强迁移率，并识别出三种输运机制。
2026-06-24 cond-mat.soft
Stretching semiflexible filaments with quenched disorder
研究了受拉蠕虫链的弧长依赖自发曲率中的猝灭随机性效应。在二维弱弯曲近似下，我们得到了力-伸长曲线和横向涨落宽度的解析结果。我们比较淬火和退火无序，并得出结论，前者不能总是减少到一个简单的变化，在纯系统的刚度。我们还讨论了随机横向力对无自发曲率蠕虫链拉伸响应的影响。
2010-11-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft q-bio.BM
Collective Dynamics of Self-propelled Semiflexible Filaments
本文利用自驱动蠕虫状链模型研究半柔性丝状体的集体动力学，发现通过调节弯曲刚度、活性和长径比可诱导出包括螺旋相、团簇相和活性湍流等多种非平衡相态，为组织活性物质提供了可调稳态参考。
2018-02-21 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
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
Molecular motors stiffen non-affine semiflexible polymer networks
重构的丝状肌动蛋白网络与肌球蛋白马达蛋白形成活性凝胶，其中马达蛋白产生驱动网络远离平衡的力。这种运动活动也可以强烈影响网络弹性;实验表明，在体外网络与分子马达显着硬化。在这里，我们研究了电机产生的力对模拟的2D网络的无热刚性细丝力学的影响。我们将展示异质内部电机应力如何导致网络中的纤维弯曲模式所支配的硬化。电机被建模为力偶极子，导致肌肉样收缩。这些收缩“拉出”系统中的松弛弯曲模式，这引起向更硬的拉伸主导状态的交叉。通过这种机制，马达可以导致非线性网络响应，即使构成细丝本身是纯线性的。这些结果对活细胞的力学具有影响，并为具有可调机械性能的活性生物材料提出了新的设计原则。
2010-09-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
Mechanical response of active gels
我们研究了一个模型的活性凝胶的交联半柔性丝与其他活性接头，如肌球蛋白II簇。我们表明，耦合的半柔性长丝的机械性能的电机的弹性导致收缩行为的凝胶，定性与实验观察。然而，马达软化了凝胶的零频率弹性常数。当集体电动机动力学被纳入模型中时，获得了在高频率下的网络硬化。控制低频和高频网络弹性之间的交叉的频率根据马达和细丝的微观特性进行估计，并且可以低至10^（-3）Hz。
2008-07-18 cond-mat.soft
Semiflexible polymer in a gliding assay: reentrant transition, role of turnover and activity
我们认为一个可扩展的半柔性丝在两个维度上运动的运动检测明确表示为积极的谐波接头的马达蛋白的模型。它们的头部在捕获半径内将stochemical结合到聚合物片段，并且在分离之前以定向方式沿着细丝延伸。延伸率和分离率均依赖于负载，并在细丝上产生主动驱动。纤维经历了从开链到螺旋构象的一级相变，并且在主动延伸和周转（定义为附着-脱离速率的比率）中都显示出可重入行为。与相变相关联，聚合物的尺寸和形状非单调地变化，并且相关的自相关函数显示双指数衰减。相应的相关时间显示出一个最大值，表明螺旋的优势。取向动力学捕获的旋转的螺旋，其相关时间衰减与活动的幂律。
2020-12-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Dynamics of Semiflexible Polymers in a Flow Field
我们提出了一种新的方法来研究一个单一的半柔性聚合物的动力学，受到各向异性摩擦的粘性流体。与以前的方法相比，我们不依赖于一个离散的珠棒模型，但引入了一个合适的正常模式分解的连续空间曲线。通过对刚性细丝的微扰展开，我们导出了二维非线性动力学在模空间中的一组封闭的耦合Langevin方程，并精确地考虑了不可扩展性的局部约束。通过调整参数来描述肌动蛋白丝的运动，用数值方法求解以这种方式得到的随机微分方程。作为一个例子，我们显示结果的翻滚运动在剪切流。
2006-10-18 cond-mat.soft q-bio.BM
Statistical properties of a tangentially driven active filament
活性聚合物在许多生物系统中起着核心作用，从细菌鞭毛到细胞骨架。半柔性活性丝的极小模型已被用于研究活性系统中的许多有趣现象，如活性向列体中的缺陷动力学、运动分析中的成簇和成线以及真核细胞中染色质的构象特性。本文将半柔性聚合物映射为精确可解的活性Rouse链，从而可以解析计算具有任意刚性的活性聚合物的构型和动力学性质.
2019-11-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The elasticity of semiflexible polymers with reversible spontaneous curvature in two dimensions
Kyungpook National University（庆北国立大学）
本文构建二维两态修正蠕虫状链模型，研究具有可逆自发曲率的半柔性聚合物弹性，发现拉伸或弯曲会诱导弹性转变，两种系综弹性响应存在差异，弯曲态刚度更高时拉伸或出现重入转变。
2026-09-07 cond-mat.soft physics.bio-ph
Nonlinear Poisson effect in affine semiflexible polymer networks
本文研究了仿射半柔性聚合物网络中的非线性泊松效应，通过仿射网络模型全面表征了由纤维非线性力-伸长关系引起的比容显著减小和应变驱动排列现象。
2024-05-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Active Filaments on Curved Surfaces: From Single Filaments to Dilute Suspensions
Complutense University of Madrid（马德里康普顿斯大学）；University of Dundee（邓迪大学）
本研究通过模拟探讨了曲面曲率对活性纤维组织和运输的调控作用，揭示了曲率诱导的局部化效应及曲面几何对活性物质行为的影响。
2025-07-31 cond-mat.soft
Structural features and nonlinear rheology of self-assembled networks of cross-linked semiflexible polymers
本文模拟交联半柔性丝条自组装形成的三维网络，揭示交联剂可获得性如何影响网络连通性及其线性弹性与非线性应变硬化行为。
2023-09-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
Compression-induced continuous phase transition in the buckling of a semiflexible filament for two and three dimensions
该研究利用平均场理论，揭示有限温度下固定端距压缩的半柔性链会发生连续屈曲相变，修正了欧拉屈曲理论的相关结论，可为生物相关场景中丝状生物分子的行为研究提供参考。
2022-06-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Viscoelasticity of reversibly crosslinked networks of semiflexible polymers
我们提出了一个理论框架的线性和非线性粘弹性性能的可逆交联网络的半柔性聚合物。与网络应变耦合到聚合物端到端距离的仿射模型相反，在我们的模型中，应变反而用于局部扭曲网络结构。这在聚合物长丝中诱导弯曲模式，其性质受控于周围的网络结构。具体而言，我们调查的频率依赖性的线性流变学，特别是在结合交联结合/解结合过程。我们还开发了示意性的扩展来描述蠕变测量过程中的非线性响应，以及在恒定应变率斜坡。
2016-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A simulation platform for slender, semiflexible, and inextensible fibers with Brownian hydrodynamics and steric repulsion
本文提出了一个用于细长、半柔性、不可伸长纤维的模拟平台，结合非局部流体动力学与空间位阻排斥，并通过沉降纤维和交联纤维网络两个算例验证了方法的有效性。
2024-11-20 cond-mat.soft cs.NA math.NA
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
Active Microrheology of Networks Composed of Semiflexible Polymers. II. Theory and comparison with simulations
基于我们的计算机模拟（ArXiv cond-mat/0503573）的结果，我们开发了嵌入半柔性聚合物网络中的珠子运动的理论描述，并响应于施加的力。该理论揭示了渗透回复力的存在，它是由移动珠前的细丝堆积而产生的，最初是通过计算机模拟推导出来的。该理论预测，珠位移随着时间的变化类似于x ~ t = α，其中α =0.5在中间状态下，α =1在长时间状态下。预测了随浓度变化的柔量c^（-4/3），与实验结果一致。
2005-03-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Emergent Softening and Stiffening Dictate Transport of Active Filaments
该研究构建了由介电胶体粒子组成的活性半柔性丝实验平台，发现收缩流引发软化而伸展流引发硬化，且构象动力学时间尺度直接主导输运行为，为合成丝状活性物质提供了通用实验平台。
2025-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Emergent Isotropic-Nematic Transition in 3D Semiflexible Active Polymers
本文通过三维活性半柔性聚合物的大规模布朗动力学模拟，揭示切向活性力与柔性共同调控I-N转变的密度、阶次及非平衡态图。
2025-10-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Anomalous fluctuations of active polar filaments
使用一个简单的模型，我们研究的波动动力学的不可扩展的，半柔性的极性丝与积极和定向力产生中心，如分子马达。考虑到这一事实，即活动发生的时间尺度相媲美的灯丝弛豫时间，我们得到一些意想不到的差异之间的稳态和动态行为的主动相比，被动灯丝。对于静力学，细丝具有{novel}长度尺度依赖的刚性。动力学上，我们发现强烈增强的反常扩散。
2002-08-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Broken Detailed Balance of Filament Dynamics in Active Networks
肌球蛋白马达蛋白驱动细胞肌动蛋白细胞骨架的剧烈稳态波动。内源性嵌入的半柔性细丝，如微管，或添加的细丝，如单壁碳纳米管被用作新的工具，以非侵入性地跟踪在这样的生物聚合物网络的平衡和非平衡波动。在这里，我们分析计算形状波动的半柔性探针细丝在粘弹性环境中，驱动电机活动的平衡。探针丝的横向弯曲起伏可以分解为动态简正模。我们发现，这些模式不再独立发展下的非平衡驱动。这种有效模式耦合导致构象相空间中的非零循环电流，反映了对细致平衡的破坏。我们提出的预测与这些电流相关的特征频率，并调查如何确定模式的相关性，我们发现嵌入在细胞骨架网络中的微管最近的实验是一致的运动活动的时间签名。
2016-06-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Active Microrheology of Networks Composed of Semiflexible Polymers I. Computer Simulation of Magnetic Tweezers
我们已经模拟了珠受到恒定的力，而嵌入在一个网络的半柔性聚合物，可以代表肌动蛋白丝的运动。我们发现珠位移服从幂律x ~ t^alfa。在以指数α =0.75为特征的初始阶段之后，我们发现α =0.5的新制度。在该区域中的响应在力方面是线性的，并且与聚合物浓度成比例，如c^（-1.4）。我们发现，聚合物堆积在前面的移动珠，而后面的聚合物密度降低。我们表明，抵抗珠运动的力是由于施加的聚合物上的珠的前半球的空间斥力。
2005-03-23 cond-mat.soft physics.bio-ph
Collective filament wrapping and nested spiral formation in active polydisperse systems
本文研究自驱动半柔性丝状体的二维多分散悬浮液，发现长度差异驱动的丝状体间集体缠绕可形成并调控嵌套螺旋，为主动物质的层级自组装提供最小机制。
2025-07-28 cond-mat.soft
Mechanics of bundled semiflexible polymer networks
虽然肌动蛋白束被活细胞用于结构强化，但捆绑网络弹性的微观起源尚不清楚。在这里，我们表明，以上的肌动蛋白结合蛋白肌成束蛋白的临界浓度，肌动蛋白丝的解决方案组织成一个纯粹的网络束。虽然弱交联网络的弹性由管的仿射变形主导，但束的网络可以根据非仿射弯曲起伏来充分理解。
2007-08-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
Effects of direction reversals on patterns of active filaments
活性物质系统提供了斑图形成和集体运动的迷人例子，而平衡系统中没有对应物。在这里，我们采用布朗动力学模拟研究的集体运动和自组织系统的自我推进半柔性细丝，受\textit{filamentous Cyanobacteria}的滑翔运动。具体来说，我们调查的随机方向反转的模式的影响。我们探索斑图形成和动力学调制三个相关的物理参数，弯曲刚度，活动，和逆转率。在没有反转的情况下，我们的研究结果显示了丰富的动力学行为，包括螺旋形成和各种大小的对齐集群的集体运动，这取决于弯曲刚度和自推进力。反转的存在减少了螺旋的形成并减小了簇的大小或完全抑制了簇。方向反转的这种反向效应可以理解为反转提供了一种额外的机制来展开螺旋或解析簇。
2021-12-16 cond-mat.soft
Two-dimensional active polar semiflexible polymer under shear flow
Istituto Applicazioni Calcolo, CNR（意大利国家研究委员会计算应用研究所）；Institute for Advanced Simulation, Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心先进模拟研究所）
研究二维半柔性主动极性聚合物在剪切流下的非平衡结构与动力学特性，发现其构型变化、对齐和翻转运动受半柔性影响，活动性显著影响流变性质，甚至在弱流中呈现负粘度。
2026-04-07 cond-mat.soft physics.comp-ph
Simulations of living filaments
我们提出了一个混合的分子动力学/多粒子碰撞动力学模型来模拟一组自组装的半柔性纤维和自由单体。此外，我们引入了一个Monte-Carlo计划来处理单个单体的添加（聚合）或去除（解聚），满足适当的统计力学框架内的细致平衡条件。这种基于蠕虫状链的细丝模型旨在表示两端具有不同反应速率的平衡聚合物，例如在不存在ATP水解和其他蛋白质的情况下自组装的ADP-肌动蛋白细丝。我们报道了平衡轨道上的细丝长度分布和相应的动力学涨落。潜在的概括这种方法，包括不可逆的步骤，如ATP-肌动蛋白水解进行了讨论。
2012-02-28 cond-mat.soft physics.bio-ph
Hydrodynamic and rheology of active polar filaments
细胞骨架为真核细胞提供机械支持，并帮助它们执行其生物学功能。它是一个由半柔性极性蛋白丝和许多辅助蛋白组成的网络，这些蛋白质与这些丝结合，调节它们的组装，将它们连接到细胞器并不断重塑网络。在这里，我们回顾了最近的理论工作，旨在描述细胞骨架作为一个极性连续驱动的内部化学反应的平衡。这项工作使用软凝聚态物理学的方法，并导致制定了一个通用的框架，用于描述极性细丝和分子马达的主动悬浮液的结构和流变学。
2007-03-12 cond-mat.soft q-bio.CB
High-energy deformation of filaments with internal structure and localized torque-induced melting of DNA
我们开发了一个连续弹性的方法来检查弯曲力学的半柔性长丝与当地的内部自由度，耦合到弯曲模量。我们应用该模型研究了双链DNA寡聚体（短于其热持久长度）的非线性力学，该寡聚体的自由端由单链DNA链连接。Qu等人[Europhys.信件：$\bf{94}$，18003，2011]，显示出与在施加的扭矩下双链DNA的局部熔融相关的非线性应变软化，并用作研究在大能量变形下DNA的非线性弹性的模型系统。我们表明，可以定量地解释所观察到的弯曲力学使用增强蠕虫状链模型，螺旋线圈蠕虫状链。我们还预测，高度弯曲和部分熔融的双链DNA应该表现出特别大的端到端的波动与熔融区域的长度的波动，并提出适当的实验测试。我们认为，这里讨论的增广蠕虫状链模型是一个有用的分析方法的DNA或其他生物聚合物系统的非线性力学。
2013-02-10 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
Flexibility Induced Motion Transition of Active Filament: Rotation without Long-range Hydrodynamic Interaction
本文从形状运动学和流体动力学的角度研究主动半柔性细丝的运动。三种类型的细丝运动被发现：平移，蛇形和旋转。柔性的变化将导致形状运动学的不稳定性，并进一步导致形状运动学相对于质心运动的不对称性，这分别导致从平移到蛇形的类连续过渡和从蛇形到旋转的类一阶过渡。特别有趣的是，我们发现，长程流体动力学相互作用是不必要的细丝旋转，但可以显着提高其外观的参数区域。这一发现可能提供了一个证据，即实验发现的集体旋转的活动丝更有可能产生的个人财产，即使没有远程流体动力学相互作用。
2012-10-23 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
