Adsorption transition of a grafted ferromagnetic filament controlled by external magnetic fields

由一束活生物丝产生的压缩力

Compressive force generation by a bundle of living biofilaments

为了研究由一束活的刚性细丝压在表面上所施加的压缩力，类似于丝状伪足结构中的肌动蛋白束的情况，我们对平行的活的（自组装的）细丝的接枝束进行了颗粒分子动力学模拟，其组成单体的溶液处于化学平衡。当这些细丝在一端接枝到模拟箱的壁时，在它们的化学活性自由端生长并遇到模拟箱的相对限制壁时，建立平衡。细丝的进一步生长需要弯曲，因此需要能量，这自动限制了较长细丝的数量。所得到的长丝尺寸分布和施加的力的束上的障碍物进行了分析，为不同的接枝密度和不同的子或超临界条件下，这些属性进行比较与相应的理想约束束模型的预测。在这个分析中，非理想的影响，由于灯丝和限制效应之间的相互作用被挑出来。对于在相同温度和两个表面之间的相同间隙宽度下考虑的所有状态点，施加在相对壁上的每根细丝的力似乎是重新缩放的自由单体密度$\hatρ_1^{\rm eff}$的函数。这个量可以直接从在尺寸域中观察到的指数细丝尺寸分布$P$的特征长度估计，其中这些接枝细丝不与壁直接接触。我们还分析了动态的长丝轮廓长度波动方面的有效聚合（$U$）和解聚（$W$）率，在那里再次解开非理想和限制效应。

接枝聚合物在良溶剂中的模拟

Simulations of grafted polymers in a good solvent

我们提出了改进的模拟三维自我避免行走的一端连接到一个不可穿透的表面上的简单立方晶格。该表面可以是非热的，因此仅具有熵效应，或者是吸引的。在后一种情况下，我们集中在吸附过渡，我们发现明确的证据，交叉指数小于1/2，在所有以前的模拟相反，但在协议与重新汇总的场论$ε$ -扩展。由于我们使用修剪丰富的Rosenbluth方法（PERM），它允许非常精确的估计的分区和本身，我们也得到了改进的估计所有熵临界指数。

部分吸附的半柔性长丝的链、尾和环

Trains, tails and loops of partially adsorbed semi-flexible filaments

聚合物吸附是统计力学中的一个基本问题，它与从生物润滑到胶体悬浮液稳定性的各种学科都有直接关系。我们结合实验和计算机模拟来研究耗尽诱导的半柔性聚合物吸附到硬壁上。部分吸附的F-肌动蛋白聚合物的三维细丝配置可视化与全内反射荧光显微镜。该信息用于确定吸附/解吸过渡的位置，并提取部分吸附的细丝配置的列车，尾部和回路的统计数据。与主要通过形成环而解吸的长柔性长丝相反，刚性有限尺寸长丝的解吸主要由波动的长丝尾部驱动。模拟定量再现我们的实验数据，并使我们能够提取普遍的法律，解释缩放的吸附-解吸过渡与相关的微观参数。我们的研究结果表明，粘附强度，长丝刚度，长度，以及可访问的解吸长丝的配置空间可以用来设计长丝吸附的特性，从而工程师的复合生物聚合物材料的性能。

关于一束独立的活纤维所施加的压力

On the pressure exerted by a bundle of independent living filaments

探讨了在超临界条件下，理想溶液中接枝半柔性活性细丝束面对障碍物壁的性质。为此，我们利用离散蠕虫状链模型，其特征在于由单体尺寸$d$，尺寸依赖的轮廓长度$L_{\rm c}$和持久长度$l_{\rm p}$。平衡细丝尺寸分布和平均平衡力的计算需要了解壁面效应对任意尺寸的单根细丝配分函数的影响，这可以通过Metropolis Monte-Carlo方法计算。由活细丝施加在固定壁上的力结果是针对撞击壁的尺寸计算的死接枝细丝力的加权平均值，乘以相应细丝尺寸的发生概率。随着到壁面的距离的变化，合力显示出很大的变化，其幅度随着间隙尺寸的增加和/或随着持续长度的减小而减小。此外，其在精确尺寸$d$的间隙间隔上的平均值给出了接近于肌动蛋白抵靠壁生长的棘轮模型所预期的平均力。由$N_f$长丝施加的渗透压是每根长丝的平均平衡力乘以接枝表面密度。

Sensing adsorption kinetics through slip velocity measurements of polymer melts

The evolution over time of the non-linear slip behavior of a polydimethylsiloxane (PDMS) polymer melt on a weakly adsorbing surface made of short non-entangled PDMS chains densely end-grafted to the surface of a fused silica prism has been measured. The critical shear rate at which the melt enters the nonlinear slip regime has been shown to increase with time. The adsorption kinetics of the melt on the same surface has been determined independently using ellipsometry. We show that the evolution of slip can be explained by the slow adsorption of melt chains using the Brochard-de Gennes's model.

接枝聚电解质在电场中产生的机械力

Generation of mechanical force by grafted polyelectrolytes in an electric field

我们从理论上和分子动力学（MD）模拟的装置研究的机械力的产生接枝聚电解质在一个外部电场，这有利于其吸附在接枝平面。力产生于与链的自由端相连的可变形物体中。通过改变磁场，可以控制链的未吸附部分的长度，从而控制靶体的变形，即，也是崛起的力量。我们认为目标体的线性力-变形关系和赫兹的。第一个关系式模拟了卷曲的高斯链，而第二个关系式描述了挤压胶体颗粒的力响应。产生的力和压缩的目标体上施加的磁场的理论依赖性符合MD模拟的结果非常好。所分析的现象可能在未来的纳米机械中发挥重要作用，例如，它可以用于设计纳米夹具来固定纳米尺寸的物体。

接枝聚电解质的场调节力

Field-regulated force by grafted polyelectrolytes

从理论和分子动力学（MD）模拟两方面研究了外电场调控下机械力的产生。该力产生于与接枝双链的自由端连接的可变形体中，该接枝双链暴露于有利于其吸附的电场。我们考虑了几个目标体与不同的力-变形关系，包括（i）线性和（ii）立方依赖以及（iii）Hertzian力。这种力-变形关系分别模拟了（i）卷曲和（ii）拉伸聚合物链的行为，或（iii）挤压胶体颗粒的行为。尽管电场仅在相对窄的范围内变化，但所产生的力的大小在很宽的间隔内变化。我们的理论预测同意定量以及数值模拟的结果。这两种情况下的零和有限的电流进行了研究，我们没有得到实质性的差异所产生的力。研究的现象可能被用来设计，例如，类似虎钳的设备来固定纳米尺寸的物体。

接枝聚电解质在电场中产生机械力。应用于基于聚电解质的纳米器件

Generation of mechanical force by grafted polyelectrolytes in an electric field. Application to polyelectrolyte-based nano-devices

本文从理论上和分子动力学（MD）模拟两方面分析了接枝到平面上的聚乙烯（PE）链产生机械力的过程。将PE暴露于外部电场，这有利于其在平面上的吸附。链的自由端连接到可变形目标体。改变磁场可以改变链的非吸附部分的长度。这需要目标体的变形的变化，并且因此需要体积力的产生的变化。我们的理论预测所产生的力是在一个非常好的协议与MD数据。使用开发的理论所产生的力，我们研究可能的PE为基础的纳米虎钳的有效性，包括两个握紧平面连接的PE和暴露于外部电场。我们采用Cundall-Struck固体摩擦模型来描述颗粒与咬合面之间的摩擦。我们计算的自扩散系数的一个紧握的颗粒，并表明，它急剧下降，即使在弱的外加电场。这证明了基于PE的纳米钳的功效，其可能是现有纳米管纳米钳和光钳的可能替代品。

柔性膜吸附polymer的热力学

Thermodynamics of polymer adsorption to a flexible membrane

我们分析了接枝到有吸引力的柔性表面上的单个聚合物链的结构行为。我们的模型是由一个粗粒度的珠和弹簧聚合物和拴系膜。通过广泛的并行回火蒙特卡罗模拟，它表明，该系统表现出丰富的相行为，从高度有序，紧凑的扩展随机线圈结构和从解吸到完全吸附，甚至部分嵌入的构象。这些研究结果总结在伪相图中，指示作为外部参数温度和聚合物-膜相互作用强度的函数的主要类别的构象。通过与吸附到一个刚性的膜表面的比较，它表明，膜的灵活性引起定性的新的行为，如吸附构象的拉伸。

Adsorption dynamics of hydrophobically modified polymers at an air-water interface

Using surface-tension measurements, we study the brush-limited adsorption dynamics of a range of amphiphilic polymers, PAAH-$α$-$\textrm{C}_n$ composed of a poly(acrylic acid) backbone, PAAH, grafted with a fraction $α$ of alkyl moieties, containing either $n=8$ or $n=12$ carbon atoms, at pH conditions where the PAAH backbone is not charged. At short times, the surface tension decreases more sharply as the degree of grafting increases while at long times, the adsorption dynamics becomes logarithmic in time and is slower as the degree of grafting increases. This logarithmic behavior at long tim…

圆柱面上的活性细丝：形态与动力学

An active filament on a cylindrical surface: morphologies and dynamics

该研究通过布朗动力学模拟，揭示了圆柱面上活性聚合物的吸附-脱附转变及三种构象，并发现螺旋态旋转速度与链长呈幂律关系，表明表面曲率和链刚性可调控聚合物行为。

角蛋白中间丝相互作用的自洽场论

Self-consistent field theory for the interactions between keratin intermediate filaments

基于自洽场论，我们建立了一个角蛋白中间丝相互作用的模型。中间丝由带电表面表示，并且角蛋白的无序末端域由接枝到这些表面的带电杂聚物表示。我们估计该系统接近电荷补偿点，其中杂聚物接枝密度与表面电荷密度相匹配。使用一个蛋白质模型与氨基酸分辨率的终端结构域，我们发现，终端链可以调解角蛋白表面之间的弱吸引力。吸引力的来源是桥接和静电的结合。当系统远离电荷补偿点时，或者当加入过量的小离子和/或代表NMF的游离氨基酸时，吸引力消失。这些结果是一致的实验观察，并支持的想法，角蛋白丝之间的相互作用，并最终在部分的含角蛋白的组织的弹性性能，是由无序的终端域的物理化学性质和组合物的介质中的丝间区域的组合控制。

瓶刷状聚合物在固体表面吸附的构象研究

Conformational Studies of bottle-brush polymers absorbed on a flat solid surface

用蒙特卡罗模拟的粗粒模型，其特征在于在散装，假设稀溶液在良好的溶剂条件下的一个链端接枝到一个平坦的基板表面的瓶刷聚合物的吸附进行了研究。应用简单立方晶格上的键涨落模型，我们改变主链长度$N_b$从$N_b=67$到$N_b = 259$有效单体单元，侧链长度$N$从N=6到N=48，以及接枝密度$σ=1$，即，这些参数很好地对应于实验可达到的范围。当吸附能强度$ε$变化时，我们发现吸附跃迁（对于任意有限的$N$，它在极限$N_b \rightarrow \infty$中变得很好地定义）大致发生在与普通线性链（N=0）相同的值$ε_c$，至少在我们的统计误差范围内。均方端到端的距离和侧链的回转半径，以及在垂直于吸附表面的方向上的单体密度分布。研究表明，对于较长的侧链，瓶刷的吸附是一个两步过程，侧链的垂直线性维数随吸附能强度的减小甚至可以是非单调的。此外，静态结构因子$S(q)$的行为进行了分析，一个准二维尺度的证据，并解释实验的后果进行了讨论。

界面上的中性和带电聚合物

Neutral and Charged Polymers at Interfaces

链状大分子（聚合物）由于其柔性和内部自由度，当被吸引到表面和界面时，显示出特征吸附性质。在这篇综述中，我们讨论的概念和功能，是相关的中性和带电的聚合物在平衡时的吸附，包括聚合物/表面相互作用的类型，溶剂的质量，表面的特性，和聚合物的结构。我们特别注意带电聚合物（聚电解质）的情况，由于其水溶性而具有特殊的重要性。我们提出了一个在这个快速发展的领域的最新进展的摘要。由于许多实验研究是用相当硬的生物聚合物进行的，我们详细讨论了半柔性聚合物和柔性聚合物的情况。我们首先回顾了中性和带电链在溶液中的行为。然后，考虑单个高分子链的吸附。接下来，在多链的情况下的吸附和耗尽过程进行了审查。的配置文件，在表面张力和聚合物表面过剩的变化。平均场和修正由于波动和横向相关性进行了讨论。两个吸附层之间的相互作用，这是很重要的理解胶体的稳定性，其特征在于力。接枝聚合物的行为也进行了审查，无论是中性和带电聚合物刷。

沿弹性纤维离散束缚的包裹相变和包裹介导的相互作用：一个精确解

Wrapping Transition and Wrapping-Mediated Interactions for Discrete Binding along an Elastic Filament: An Exact Solution

缠绕平衡的一个和两个吸附缸沿半柔性长丝（聚合物）由于弹性刚度和短程之间的相互作用的吸附缸和长丝之间的粘附能进行了研究。我们表明，统计力学的系统可以精确地解决使用路径积分的形式主义，使访问的热波动的全部效果，从而超越通常的高斯近似只考虑到最小的能量配置和小波动的贡献，这个最小的能量解决方案。我们得到的自由能的缠绕-展开过渡的长丝周围的圆柱体以及两个包裹的圆柱体之间的有效相互作用，由于热波动的弹性长丝。一个熵的变化，由于缠绕的长丝周围的吸附圆柱体，因为它们移动靠近在一起被确定为它们之间的相互作用的一个额外的来源。这种熵包裹效应应区别于半柔性聚合物中通常的熵构型效应。我们的研究结果可能适用于蛋白质以及合成的纳米颗粒在半柔性聚合物如DNA上的吸附问题。

氧化铁表面多位点结合聚乙二醇链的抗血清蛋白行为

Serum protein resistant behavior of multisite-bound poly(ethylene glycol) chains onto iron oxide surfaces

最近的调查表明，临床上实际使用的基于纳米颗粒的制剂数量明显低于十年前的预期。其中一个原因是纳米颗粒的物理化学性质不足以处理生物环境的复杂性和防止非特异性蛋白质吸附。在这项研究中，我们解决了血浆蛋白与聚合物涂层表面的相互作用的问题。为此，我们使用非共价接枝方法来官能化氧化铁亚10 nm纳米颗粒和氧化铁平面基底，并比较它们的蛋白质响应。功能化共聚物由交替的聚（乙二醇）（PEG）链和膦酸接枝在同一个主链上。使用具有耗散的石英晶体微天平来监测聚合物吸附动力学并评价对蛋白质吸附的抗性。在平坦的基底上，官能化的PEG共聚物吸附并形成中等或高度拉伸状态的刷，密度在0.15和1.5 nm-2之间。使用膦酸作为连接剂的PEG层表现出优异的蛋白质抗性。相比之下，用羧酸作为接枝剂制备的层表现出减轻的蛋白质响应和层破坏。本研究建立了PEG包被颗粒在生物流体中的长期稳定性与用相同聚合物包被的表面的蛋白质抗性之间的相关性。

溶液中和表面的聚电解质

Polyelectrolytes in Solution and at Surfaces

本章讨论溶液和表面的带电聚合物（聚电解质）。聚电解质的行为与中性聚合物的行为明显不同。在本体溶液中，即不考虑表面效应，带电聚合物有两个独特的特征：第一，由于带电单体之间存在长程静电排斥，聚合物构象延伸得多，产生非常小的重叠浓度和高溶液粘度。第二，大量抗衡离子的存在增加了水溶液的渗透压，使得这种聚合物是水溶性的，这对许多应用是非常重要的。在表面上，单体-单体排斥和反离子自由度之间的相同相互作用导致许多特殊性质。特别地，吸附行为取决于本体中的聚合物和添加的盐的浓度。我们首先描述了单分子的吸附行为，并讨论了获得吸附层的必要条件和表征其宽度。根据弹性体的刚度，该层可以是平的和压缩的或盘绕的和延伸的。然后，我们进行和讨论的吸附聚电解质从半稀溶液。平均场论剖面的计算作为表面电荷密度（或表面电位），在系统中的盐的量和链上的电荷分数的函数。电荷反转的现象进行审查，并解释其相关的多层膜的形成。审查结束时，接枝聚电解质的行为的简短概述。

聚合物吸附在固-液界面促进退缩接触线不稳定性

Polyelectrolyte adsorption at the solid-liquid interface favors receding contact line instability

研究通过高速高分辨率显微镜观察滑动滴液的退缩接触线动态，揭示粘弹性对退缩接触线不稳定性的影响，发现聚合物电荷对丝状物形成有关键作用。

二维中具有可逆自发曲率的半柔性聚合物的弹性

The elasticity of semiflexible polymers with reversible spontaneous curvature in two dimensions

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。