A graph theoretical analysis of the energy landscape of model polymers
在以粗糙势能景观为特征的系统中，局部能量最小值和鞍点定义了一个亚稳态网络，其拓扑结构强烈地影响着动力学。温度的变化，导致亚稳态的合并和分裂，对这种网络有重要的影响，必须考虑在内。我们通过最近提出的重正化过程来做到这一点。应用该方法分析了最小聚合物模型中不同多肽序列的亚稳态网络的拓扑结构。一个较小的光谱尺寸出现的全球能量最小值的稳定性的标志，并突出了动力学和热力学性质之间的不明显的联系。
2009-07-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Directed Polymers on a Factorized Disorder Landscape
我们研究了定向聚合物模型的一种特殊形式的障碍，$η(x,t)=η_X(x) η_T(t)$，最近提出的生物应用。我们发现，两个新的普遍性类出现，这取决于晶格几何。使用一个中间模型连续连接两个不同的取向，我们发现有一个相变分离两个不同的标度阶段。对于这两个阶段，我们得到一个合理的理解的性质和价值的指数，证实了数值结果。
1998-03-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Free-energy landscape of a polymer in the presence of two nanofluidic entropic traps
本文通过蒙特卡洛模拟和WHAM2D方法计算了纳米缝-双纳米坑复杂几何结构中聚合物的自由能景观，揭示了简化解析模型在定量预测上的局限性，并强调精确数值计算的重要性。
2024-09-05 cond-mat.soft
Crosslinker energy landscape effects on dynamic mechanical properties of ideal polymer hydrogels
本研究通过粗粒化分子动力学探究可逆交联剂能垒对理想聚合物水凝胶动态力学性能的影响，揭示能量势、缺陷与黏度的关联，深化变形机制理解并提供性能优化设计思路。
2023-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Curvature of the energy landscape and folding of model proteins
我们研究的几何性质的能量景观的粗粒度，非晶格模型的聚合物通过赋予配置空间与一个合适的度量，根据势能函数，这样的动力学轨迹是测地线的度量。使用数值模拟，我们表明，曲率的波动清楚地标志着折叠过渡，并且这个量允许区分具有蛋白质样行为的聚合物（即，折叠成独特构型）和经历疏水性塌陷但不具有折叠转变的聚合物。这些几何性质由势能定义，而不需要任何关于原生构型的先验知识。
2006-10-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Alterations in Conformations of Poly(3-hexylthiophene) on Au(111) Induced by Annealing
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg（弗莱堡大学）；Université de Haute-Alsace（上阿尔萨斯大学）；CNRS, Institut de Science des Matériaux de Mulhouse（法国国家科学研究中心，米卢斯材料科学研究所）
研究聚(3-己基噻吩)链在Au(111)表面能量景观中的行为，退火温度影响链构象，通过热能与表面拓扑调控聚合物结构。
2026-04-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Interpreting effective energy barriers to membrane permeation in terms of a heterogeneous energy landscape
该研究将过渡态理论扩展至包含膜自由能势垒分布，揭示最可渗透路径上的最高势垒主导实验观测到的有效势垒，并指出忽略膜异质性会导致对输运机制的错误解释。
2024-06-07 cond-mat.soft physics.chem-ph
Translocation time of a polymer chain through an energy gradient nanopore
采用蒙特卡罗模拟和具有双吸收边界条件的Fokker-Planck方程研究了高分子链通过相互作用能梯度纳米孔的迁移时间.模拟和计算都揭示了三种不同的聚合物迁移行为。这些行为可以定性地解释从自由能景观获得的聚合物易位在不同的参数。结果表明，通过适当地设计相互作用能梯度，可以调节聚合物链通过纳米孔的移位时间。
2017-01-03 cond-mat.soft
Thermodynamics and Kinetics of a Three-Arm Star Polymer Translocating through a Nanopore
Indian Institute of Technology Kanpur（印度理工学院坎普尔分校）
本研究通过朗之万动力学、元动力学模拟及福克-普朗克模型，探究了电压驱动下线性与三臂星形聚合物跨纳米孔的转运热力学与动力学，明确了三臂星形聚合物转运的阈值电压特性及相关影响因素。
2026-07-31 cond-mat.soft
Predicting Non-Equilibrium Folding Behavior of Polymer Chains using the Steepest-Entropy-Ascent Quantum Thermodynamic Framework
使用HP蛋白质模型，使用能量交换Wang-Landau方法来估计由简单疏水和极性序列组成的聚合物的能量景观。使用最陡熵上升量子热力学（SEAQT）框架的运动方程的计算的能量景观的能级之间的状态转换。SEAQT框架使得确定从任意准平衡或非平衡初始状态到稳定平衡的唯一动力学路径成为可能。与可比较的蒙特卡罗模拟相比，使用SEAQT进行的计算需要显著减少的计算时间，同时提供否则不可用的热力学和结构性质。状态平均结构参数的预期值用于产生计算的基于状态的演化的代表性重建。结果表明，状态之间的连续过渡，没有明显的折叠阶段。在加热和冷却过程中，链构象的变化沿非平衡路径比沿准平衡路径更剧烈。此外，SEAQT衍生的动力学进行比较，实验得出的强度曲线描述的细胞色素c蛋白质的动力学，使用劳斯动态关系。
2023-01-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Free Energy and Diffusivity in the Fokker-Planck Theory of Polymer Translocation
研究通过元动力学模拟和经典兰格-恩动力学模拟，探讨了聚合物穿出纳米孔的自由能景观和扩散性，发现扩散性指数β偏离胡斯理论预测。
2025-11-29 cond-mat.soft
Energy Landscape, Anti-Plasticization and Polydispersity Induced Crossover of Heterogeneity in Supercooled Polydisperse Liquids
发现多分散性对势能景观有显着影响;平均固有结构能量随温度的增加而降低。在固定体积分数下增加多分散性降低了玻璃化转变温度和玻璃形成的脆性，类似于在一些聚合物熔体中看到的抗增塑。一个有趣的温度依赖性交叉的异质性与多分散性在低温下观察到由于更快地建立动态异质性在较低的多分散性。
2008-10-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Force Dependent Hopping Rates of RNA Hairpins can be Estimated from Accurate Measurement of the Folding Landscapes
核酸发夹的序列依赖性折叠景观反映了生物分子折叠的复杂性。折叠轨迹，使用单分子力钳实验所产生的附加半柔性聚合物的发夹的末端已被用来推断其折叠景观。使用模拟和理论，我们研究的效果的动态连接的处理上的发夹-免费的RNA自由能曲线$F^o_{eq}(z_m)$，其中$z_m$是发夹的分子延伸。精确测量$F^o_{eq}(z_m)$需要具有小$L/l_p$的刚性聚合物，其中$L$是手柄的轮廓长度，$l_p$是持久长度。奇怪的是，跳频速率的可靠估计只能使用灵活的手柄。尽管如此，我们表明，平衡自由能分布$F^o_{eq}(z_m)$在外部张力$f_m$，力（$f$），在折叠和未折叠的状态是同样填充，结合Kramers的理论，可以提供准确的估计力依赖的跳跃率在没有处理在任意值的$f$。我们的理论框架表明，$z_m$是一个很好的反应坐标核酸发夹在张力下。
2008-08-04 cond-mat.soft physics.bio-ph
Crystallization of a polymer on a surface
我们研究了半柔性晶格聚合物在表面存在下的结构和自由能景观。在低温下，观察到二维整数折叠晶体的共存。随着温度的升高，存在从这些晶体构型到吸附到表面上的无序线圈的过渡。然后聚合物在较高温度下逐渐形成三维特征。我们计算的自由能作为增加结晶度的函数，并与聚合物结晶的Lauritizen-Hoffman表面成核理论假设的自由能分布进行比较。我们的自由能曲线表现出与链折叠的连续形成相关联的“π”结构。然而，在结晶的早期阶段，我们的配置文件显着偏离表面成核理论所假设的，因为初始的核不是一个单一的茎，而是两个不完整的茎连接的折叠。这一发现对聚合物结晶的理论描述具有重要意义。
1998-04-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Unraveling the beautiful complexity of simple lattice model polymers and proteins using Wang-Landau sampling
我们描述了一类“裸骨”模型的均聚物进行线圈小球崩溃和蛋白质折叠成其天然状态在自由空间或到变性状态时，被捕获的有吸引力的基板温度降低。然后，我们将展示如何使用一个适当选择的审判移动设置，王朗道蒙特卡罗采样可以用来研究这些有趣的简单系统的粗糙的自由能景观和地面（本地）状态，从而阐明其热力学的复杂性。
2013-01-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Thermally activated processes in polymer dynamics
通过确定从不同谷的平均逃逸时间，数值研究了均聚物和杂聚物链的能量景观中相邻极小值之间的跳跃。数值结果与Langer [J.S. Langer，Ann.Phys.54（1969）258]中描述。我们的模拟表明，在原生谷内的动态很好地描述了一系列的热激活过程的温度远高于折叠温度。在更高的温度下，系统偏离兰格的估计，而不是观察。这种差异的几个来源进行了彻底的讨论。
2003-07-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Role of pulling direction in understanding the energy landscape of proteins
单分子力谱提供了蛋白质的基本能量表面的细节，这对于理解它们的去折叠过程至关重要。最近，人们在实验中观察到，通过将蛋白质拉向相对于其二级结构的不同方向，可以更好地了解能量景观的形状。我们考虑简单的晶格模型，这是各向异性的性质，研究在打开的聚合物的力的响应。我们的分析解决方案的模型，支持广泛的数值计算，揭示了力的温度图是非常不同的，取决于所施加的力的方向。我们发现，无论是解压缩或剪切类过渡占主导地位的动态的展开过程中，完全取决于所施加的力的方向。
2008-08-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Minimal energy packings of nearly flexible polymers
我们扩展最近的研究，包括键角相互作用的目的是描述崩溃的构象的“胶体”聚合物的最小能量包装的短的灵活的聚合物与硬核心一样的排斥和短程吸引力。我们发现，灵活的切线粘硬球（t-SHS）填料提供了一个有用的微扰分析的基础上，非零弯曲刚度的聚合物填料只有为{ \it小}的比率的键角（$k_b$）和对（$k_c$）的相互作用，即$k_b^{\rm crit}/k_c \lesssim 0.01$的$N<10$单体的刚度，和临界比降低与$N$。低于$k_b^{crit}$，角相互作用引起不同角能的数目的指数（在$N$中）增加，所述角能由通过t-SHS填充的共价骨架路径的多样性引起。当$k_b$增加到高于$k_b^{crit}$时，由于有限的弯曲刚度改变了聚合物填料的结构，低位能量景观急剧变化。该研究为精确枚举研究具有较大弯曲刚度的t-SHS类模型的坍塌状态奠定了基础。
2013-01-18 cond-mat.soft physics.comp-ph
Dynamics of a bacterial flagellum under reverse rotation
启动E的翻滚。在大肠杆菌中，其中一个螺旋鞭毛反转其旋转方向。然后，它从其正常形式首先转变为瞬态半油态，随后转变为卷曲-I态。多态性的动态有效地模拟鞭毛弹性通过扩展基尔霍夫自由能。然而，由于多晶型物的基态能量未知，因此自由能的完整情况仍未确定。我们研究这些基态能量的变化如何影响一个游泳细菌的旋转鞭毛的动态。我们发现，鞭毛表现出一些不同的动力学状态，并全面总结他们的状态图。因此，我们得出结论，单独调整扩展基尔霍夫自由能的景观不能产生中间全长半卷曲状态。然而，我们的模型提出了一个特设的方法来实现一个真正的细菌观察到的多态性状态的序列。由于细菌鞭毛的弹性特性是相似的，我们的研究结果可以很容易地扩展到其他围毛细菌。
2016-02-20 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
First-fracture kinetics in periodic chains: from free-energy landscapes and dynamical recrossing to absolute rates
Theoretical and Physical Chemistry Institute, National Hellenic Research Foundation（希腊国家研究中心理论与物理化学研究所）
本研究开发了周期 Morse 链中断裂-愈合速率的框架，结合多种方法确定了准确两态动力学的链长边界，验证了不同速率理论的一致性，为聚合物网络介观断裂模型提供状态依赖速率。
2026-10-14 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Free Energy Landscape of Protein-like Chains with Discontinuous Potentials
在这篇文章中，两个简单的蛋白质模型组成的聚合物组成的四种不同类型的单体的周期序列的构型空间作为温度的函数进行了研究。在蛋白质模型中，氢键相互作用，静电排斥，共价键振动分别由不连续的步骤，肩和方阱势，建模。蛋白质样链在低温下以其折叠状态表现出二级α螺旋结构，并且通过考虑哪些珠子被结合来允许对构型的自然定义。自由能和熵的配置计算使用并行回火方法结合混合蒙特卡罗抽样的正则系综的不连续的潜在系统。观察到的最常见的配置的概率是用来分析的自由能景观的性质，它被发现，具有最少数量的可能的债券的模型表现出漏斗状的自由能景观在足够低的温度下的链少于30珠。对于较长的蛋白质，景观由几个极小值，其中具有最低自由能的构型通过降低温度而显着变化，并且由于最低可获得势能的简并性，观察到最常见构型的概率永远不会接近1。
2012-03-23 cond-mat.soft
Polymer translocation through pores with complex geometries
我们提出了一种方法，通过具有任意指定的几何形状的复合孔结构的聚合物易位的理论研究。通过复合材料的每个组成部分的易位被视为类似于易位坐标在源自孔内的链构型的自由能景观上的扩散。所提出的方法占可能的反向运动的复合材料孔的组成部分之间的界面处的前导链端，在先前的研究中被忽略的可能性。作为我们的方法的一个例子，我们研究了高斯链之间的易位由圆柱形孔连接的两个球形隔室，并由一个复合孔组成的两个连接的圆柱体的不同直径，这是结构上类似的$α$ -溶血素膜通道。我们表明，孔成分之间的反向链运动可能会显着地贡献总易位时间。我们的研究结果进一步确立，易位通过一个两个圆柱体复合孔是更快时，链被引入到孔的顺式（宽）侧的通道，而不是反式（窄）侧。
2008-03-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Reliable extraction of energy landscape properties from critical force distributions
生物聚合物的结构动力学由通过其构象能量景观的扩散过程控制。在使用光镊的拉伸实验中，可以从聚合物展开的临界力的概率分布中提取能量景观的特征。该分析通常基于具有Bell-Evans形式的速率方程，尽管可以理解，这种建模是不充分的，并且在许多常见情况下导致不可靠的景观参数。Dudko和同事[物理学。96，108101（2006）]强调了这一批评，并提出了一种替代形式，其中包括一个额外的形状参数（并减少到贝尔埃文斯作为一个特殊情况）。然而，它们的拟合函数在拉力分布的尾端是病态的，这本身就存在问题。我们提出了一个修改后的封闭形式的表达，正确地结合了下一阶校正拉力的临界力的分布，处处表现良好。我们的主张是，这个新的表达式提供了优越的参数提取，是有效的，甚至到中间拉速。我们目前的模拟数据的基础上，确认其效用的结果。
2020-05-17 cond-mat.soft physics.bio-ph
Sampling Free Energy Landscapes of Ionic Colloidal Crystal Systems using Machine-Learned Proxy Collective Variables
New York University（纽约大学）；University of Kentucky（肯塔基大学）
本研究采用SE(3)等变Transformer作为机器学习代理集体变量，采样离子胶体晶体系统的自由能景观，实现了对亚稳态的区分及晶体结构偏好的调控。
2026-08-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Probing the many-body energy landscape of a soft glass with graph neural networks
Robert Frederick Smith School of Chemical and Biomolecular Engineering, Cornell University（康奈尔大学罗伯特·弗雷德里克·史密斯化学与生物分子工程学院）
本文使用等变消息传递图神经网络NequIP学习无溶剂聚合物接枝纳米颗粒模型软玻璃的高维势能面，以远低于经典密度泛函理论的计算成本准确预测多体相互作用，并通过蒙特卡洛模拟重现实验平衡结构。
2026-09-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Polymer Principles of Protein Calorimetric Two-State Cooperativity
实验量热双态准则要求在折叠/展开转变中点附近的范特霍夫焓$ΔH_{\rm vH}$等于或非常接近于整个转变的量热焓$ΔH_{\rm cal}$。我们使用的分析模型与实验参数糜蛋白酶抑制剂2来阐明几个不同的范特霍夫光谱用于量热分析之间的关系。在合理的假设下，这些$ΔH_{\rm vH}$近似等于$ΔH_{\rm cal}$的含义是等价的：真实蛋白质中变性构象之间的焓变比以前一些晶格模型的估计要窄得多，这表明能量景观理论"折叠与玻璃化转变温度之比“$T_{\rm f}/T_{\rm g}$对真实的量热双态蛋白质可能超过6. 0。几个流行的三维晶格蛋白质模型，与不同数量的残基类型在他们的字母表，被发现达不到高实验标准的量热双态。一些模型假设一个多构象天然状态与大量的预变性能量波动远低于展开转变温度和/或预测一个显着的变性后连续构象膨胀的变性合奏温度远高于转变点。
2000-05-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
Exploring global landscape of free energy for the coupled Cahn-Hilliard equations
针对耦合Cahn-Hilliard方程自由能景观，提出鞍点搜索与弛豫参数调节方法，实现对轨迹行为的控制，从数学上解释了实验高产率现象。
2025-06-29 cond-mat.soft math.DS
Quantifying biomolecular diffusion with a "spherical cow" model
本研究介绍了可探索生物分子折叠与构象重排扩散特性的基于结构的模型，将其视作分子生物物理学建模的“球形奶牛”简化模型，阐述了其物理原理并提供入门教程。
2021-10-26 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Beyond the band edge: Unveiling high-mobility hot carriers in a two-dimensional conjugated coordination polymer
该研究突破有机体系热载流子研究局限，在可溶液加工的高结晶度二维共轭配位聚合物Cu3BHT薄膜中发现两种高迁移率输运机制，证实其可作为高迁移率非平衡输运研究平台，为有机热载流子应用提供新方向。
2025-01-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Self-dual solutions of a field theory model of two linked rings
University of Szczecin（谢查青大学）
研究两个相连环模型与非相对论任意子统计力学的联系，探讨自对偶贡献对维持系统拓扑性质的作用，发现能量景观复杂且存在多个能量最小点。
2023-11-05 cond-mat.soft hep-th
Nonequilibrium friction and free energy estimates for kinetic coarse-graining -- Driven particles in responsive media
本文研究非平衡条件下响应性介质中驱动粒子的粗粒化方法，通过恒速约束模拟估计平均力与速度依赖摩擦，并在1D势垒和3D聚合物膜模型中验证其可用于低维Langevin模拟预测输运性质。
2025-07-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.app-ph
Using Simulations and kinetic network models to reveal the dynamics and functions of Riboswitches
核糖开关是存在于非翻译区的RNA元件，通过与靶代谢物特异性结合来调节基因表达。代谢物与保守适体结构域的结合变构地改变下游表达平台中的构象。基因表达的命运由下游RNA序列的变化决定。由于核糖开关的代谢产物依赖的共转录折叠和去折叠动力学是基因表达的关键决定因素，因此研究核糖开关在代谢产物存在和不存在的情况下的热力学和动力学是非常重要的。单分子力实验从核糖开关的机械响应、理论和计算研究中揭示了核糖开关的自由能景观，揭示了不同类型核糖开关的折叠动力学的不同机制。在这里，我们首先讨论核糖开关周围的水的动力学，强调水动力学可以增强核酸结构的波动。为了超越自然状态的波动，我们使用自组织聚合物（SOP）模型来预测机械力下的腺嘌呤核糖开关的动力学。除了定量预测的折叠景观添加核糖开关，我们的模拟还解释了pbuE腺嘌呤和添加腺嘌呤核糖开关之间的动力学差异。为了探测功能{ \it in vivo}，我们使用折叠景观，提出了一个系统水平的动力学网络模型，以定量预测基因表达是如何调节核糖开关，动力学控制下。
2014-10-02 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Effects of Dynamic Bonds on the Kinetic Pathways of Supramolecular Diblock Copolymers Disorder-Order Transition
本研究通过smart Monte Carlo模拟和string method，对比了超分子与共价二嵌段共聚物的无序-有序转变动力学，发现可逆超分子相互作用导致三种不同的转变路径，且自由能能垒与超分子比例强相关，A-B相互作用与结合能共同决定动力学路径和平衡结构。
2025-04-02 cond-mat.soft
