Understanding coil-to-globule transition of polymers with the aid of a novel cluster analysis technique
本文采用一种新的聚类分析算法，通过单链蒙特卡罗模拟研究了聚合物线团向球团的转变。该算法，最近已被应用于分子动力学模拟的原子系统，往往相分离[arXiv：1307.7366 [cond-mat.soft]]，为我们提供了一个方便的手段来绘制出动态的“珍珠”形成沿主链一起提取有意义的定量信息，它们的形状和大小分布。初步的研究结果倾向于支持一个两阶段模型的崩溃动力学，虽然一个更复杂的图片出现时，在看的细节团簇形成沿链。
2013-11-20 cond-mat.soft
Coupling Transitions in Helical Polymers: The Case of the Helix-Coil and Coil-Globule Transitions
我们利用蒙特卡罗模拟研究了螺旋聚合物的螺旋-线团和线团-小球转变之间的耦合。发现了一个非常丰富的状态图，每个状态的特征在于链的特定构型，可以是螺旋、无规卷曲、无定形球或携带剩余螺旋链的各种其他球状状态之一。我们研究状态之间的边界，并提供进一步的洞察系统的物理与详细分析的序参量和其他属性。
2005-09-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Do chain topology and polydispersity affect the two-stage heteropolymer coil-globule transition?
本研究通过MD模拟从热力学角度探讨了链拓扑和能量分散性对无规杂聚物两阶段线团-球体转变及冷冻转变的影响。
2025-03-03 cond-mat.soft
Polarizable polymer chain under external electric field in a dilute polymer solution
利用Flory型自洽场论，研究了可极化高分子链在均匀电场作用下的构象行为。我们考虑了电场对聚合物线团和聚合物小球的影响。我们表明，当聚合物链构象是一个线圈，应用外部电场导致其额外的溶胀。然而，当聚合物构象是球状时，足够强的场可以诱导球状-卷曲转变。我们表明，这种$"$场诱导的$"$球线圈过渡在足够小的单体极化率进行得相当顺利。相反，当单体的极化率超过一定的阈值时，球-线圈转变在一级相变的范围内以急剧膨胀的形式发生。该理论模型可用于预测外加电场作用下聚合物小球的密度变化，为吸附、染色、化学改性等聚合物功能化提供更有效的方法。
2015-11-20 cond-mat.soft
Anomalous tricritical behaviour in the coil-globule transition of a single polymer chain
我们研究了一个具有一阶线圈-小球转变的自回避行走模型。这种一阶性质，解开通过不同的线圈和小球人口的共存，具有可观察到的后果的标度性能。一个彻底的分析的平均回转半径的大小依赖性的证据的平原三临界标度行为的故障。在某些制度下，异常指数观察到的过渡区和对数修正出现沿共存曲线。
2000-05-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Density functional methods for polymers: a coil-globule transition case study
我们考虑了一个自由能泛函的单体密度函数，这是适合于研究的线圈-小球转变。我们证明，明确规定的假设，为什么熵的贡献是在Kullback-Leibler距离的形式，并给出了两体和三体条款的能量贡献。然后，我们解决了自由能解析的一组试验密度函数，并重现德Gennes的经典理论的聚合物线圈小球转变。然后，我们讨论了如何我们的形式主义可以应用到研究聚合物动力学的角度来看，动力学密度泛函理论。
2008-01-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Polymers in crowded environment under stretching force: globule-coil transitions
我们研究灵活的聚合物大分子在拥挤（多孔）的环境中，建模为自吸引自避免行走（SASAW）的网站稀释的空间维度d=2，3的双折射晶格。分析了拉伸力对聚合物折叠和球状-卷曲转变性质的影响。应用修剪-富集Rosenbluth链增长方法（PERM），我们估算了聚合物塌缩构型和伸展构型之间的转变温度T_Θ，并绘制了不同温度和拉伸力下的球状-卷曲共存相图。过渡到一个完全拉伸的状态，所造成的施加力，以及进行了讨论。
2009-07-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Coil-globule transition of a homopolymer chain in a square-well potential: Comparison between Monte Carlo canonical replica exchange and Wang-Landau sampling
我们研究了柔性均聚物的平衡性质，其中连续单体由不可穿透的硬球表示，彼此相切，非连续单体通过方阱势相互作用。为了这个目的，我们使用两个副本交换规范模拟和微规范Wang-Landau技术相对较短的链，并进行密切的比较分析相应的结果。这些调查，然后进一步利用复制，在一个更短的规模，因此，计算工作，相图以前研究了更长的链。这开辟了改进模型和引入蛋白质折叠的典型特异性的可能性。
2012-04-24 cond-mat.soft
On the Molecular Origin of the Cooperative Coil-to-globule Transition of Poly(N-isopropylacrylamide) in Water
通过原子分子动力学模拟，我们调查的行为聚（N-异丙基丙烯酰胺），PNIPAM，在水中的温度低于和高于下临界溶解温度（LCST），包括过冷制度。在LCST的水溶性和不溶性状态之间的过渡被描述为一个合作的过程，涉及分子内的线圈到球的过渡之前的链的聚集和聚合物沉淀。在这项工作中，我们调查的分子起源，这种协同性和在过冷聚合物溶液中的水合模式的演变。在243至323 K的温度区间内，研究了无规立构30-mer在高稀释度下的溶液行为，与现有的实验数据进行了有利的比较。在PNIPAM水溶性状态下，我们检测到聚合物链段动力学和结合水的扩散运动之间的相关性，发生相同的活化能。模拟结果表明，以下的线圈到球的转变温度PNIPAM是由氢键水分子的网络包围，并从结构的水簇在疏水基团附近的协同性产生。相应地，涉及水和酰胺基团的氢键模式的扰动发生在转变温度以上。总之，这些研究结果表明，即使在LCST以上的PNIPAM仍然在很大程度上水合和线圈到球的转变是与一个显着的重排的溶剂在聚合物的表面附近。PNIPAM异丙基周围的水的氢键之间的比较和散装显示在整个转变温度的疏水性聚合物-水界面处的溶剂的结构化降低，正如预期的那样，因为沿着这样的界面的链的拓扑延伸。
2019-02-08 cond-mat.soft
Counterion desorption and globule-coil transition of a polyelectrolyte under tension
我们探讨了一个单一的双链在良好和不良溶剂的张力下的机械响应，使用模拟和理论相结合。在贫溶剂中，链的平衡态是一个塌陷的小球，我们发现，链经历了一个球线圈的转变，作为力的大小增加超过一个临界值。这种转变，其中的聚合物的大小从一个小到一个大的值不连续地变化，伴随着从链中释放的结合抗衡离子。我们解释了这些结果坚持一个统计力学理论的反离子凝聚的柔性聚电解质。
2009-05-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A coil-globule transition of a semiflexible polymer driven by the addition of spherical particles
本文研究了一个大的半柔性聚合物在球形颗粒悬浮液中的相行为。所有的相互作用都是简单的排斥体积相互作用，并且球形颗粒的直径比聚合物的直径大一个数量级。球形颗粒在聚合物链段之间引起相当长范围的耗尽吸引，这引起聚合物中连续的线圈-小球转变。这种行为表明了大分子拥挤对DNA的凝聚效应。
1997-11-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Molecular Description of the Coil-to-Globule Transition of Poly(N-isopropylacrylamide) in Water/Ethanol Mixture at Low Alcohol Concentration
聚（N-异丙基丙烯酰胺），PNIPAM，是一种广泛研究的聚合物，它是具有响应特性的纳米结构软材料的关键组成部分。在升高温度时，PNIPAM聚合物链在~ 305 K下经历可逆的螺旋到球转变，这通过交联结构（例如微凝胶）中的体积相变来反映，这对于许多实际应用是有价值的。添加共溶剂是根据特定目的调节转变温度的简单方法。在这项研究中，我们使用原子分子动力学模拟探索的溶液行为的PNIPAM链在水和乙醇的混合物，作为共溶剂，在低醇浓度。我们的模拟再现了发生的线圈到球的聚合物链在289 K，温度低于在水中测得的，与实验结果完全一致。通过监测PNIPAM-水-乙醇三元体系的结构和动力学性质的温度演化，我们检测到乙醇分子在聚合物界面处的定位，主要是由于异丙基和乙基之间的相互作用。我们观察到，发生的过渡没有释放吸附的乙醇分子，但从周围的PNIPAM疏水部分，有利于乙醇分子的聚集接近聚合物的水分子的损失。我们的研究结果支持了这样的想法，即在混合物的体积和水和乙醇分子之间的竞争在与聚合物的相互作用中的水的化学势降低发挥了驱动作用的过渡。
2019-10-21 cond-mat.soft
Activity Mediated Globule to Coil Transition of a Flexible Polymer in Poor Solvent
理解自推进对活性丝状物体的构象性质的作用在生物学中具有相关性。在这种情况下，我们考虑了一个灵活的珠弹簧模型聚合物，随着吸引力和排斥力的相互作用之间的非键合单体，每个珠的活动沿其内在的方向自推进。我们研究了它的动力学在过阻尼的限制，淬火后，从良好到不良的溶剂条件。我们观察到，与低活动，虽然动力学途径保持相似，球形成的弛豫时间的标度指数变得小于被动的情况下。有趣的是，对于更高的活动，当自推进占主导地位的相互作用能，聚合物变得更加延伸。在其稳定状态下，通过其回转半径测量的聚合物的空间延伸的变化，显示了两个完全不同的标度制度：相应的Flory指数从$1/3$到$3/5$的变化类似于聚合物从球状状态到自回避行走的转变。这可以通过系统中存在的三个能量尺度之间的相互作用来解释，即，弹道能、热能和相互作用能。
2022-02-18 cond-mat.soft
Globular Structures of a Helix-Coil Copolymer: Self-Consistent Treatment
在巨正则系综框架下发展了一种自洽的场论，用以研究螺旋线圈多块球的跃迁。螺旋和线圈部分被视为刚性杆和自避免走相应的可变长度。由此产生的场论，除了传统的齐姆-布拉格（B.H. Zimm，I.K. Bragg，J.Chem.Phys.31，526（1959））参数，也考虑三维相互作用项。用有限元法对确定自洽场的微分方程进行了数值求解。发现了三种不同的相态：开链、无定形球和无定形液晶球。LC-小球的形成是由疏水螺旋片段吸引力和熵性质的各向异性小球表面能之间的相互作用驱动的。计算了螺旋-线团共聚物的全相图，并进行了讨论。所提出的理论表明球状同聚肽的二级和三级结构之间存在明显的相互作用。
2007-01-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-Avoidance Governs Re-entrant Coil-Globule Transition of Inertial Active Brownian Ring Polymers
Indian Institute of Science Education and Research, Bhopal（印度科学教育研究学院博帕尔分校）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）
本研究通过朗之万动力学模拟，揭示了转动惯性驱动活性布朗环形聚合物的重入式线团-球转变，明确了自回避与活性力极化在该转变中的关键作用，为控制活性聚合物坍缩提供了新机制。
2026-10-19 cond-mat.soft
The effect of configurational complexity in heteropolymers on the coil-globule phase-transition
本文研究了杂聚物链的线团-小球转变。通过广泛的分子动力学模拟，我们表明，过渡直接链接到链的复杂性，这取决于在环境中定义的化学物种的数量和沿聚合物的结合位点的位置。此外，当物种的数量增加时，我们发现，结合位点的分布在触发过渡中起着重要的作用，超出了聚合物模型的标准控制参数，即结合剂浓度和结合亲和力。总体而言，我们的研究结果表明，通过增加系统的复杂性，新的组织层出现，从而允许更结构化的控制聚合物的热力学状态。这可以潜在地应用于染色质结构的研究，因为这样的聚合物模型已被广泛用于理解基因组折叠的分子机制。
2022-09-04 cond-mat.soft q-bio.BM
Interplay of Coil-Globule Transitions and Aggregation in Homopolymer Aqueous Solutions: Simulation and Topological Insights
Okayama University（冈山大学）；University of Copenhagen（哥本哈根大学）
研究通过模拟和拓扑分析揭示了聚合物水溶液中螺杆-球形转变与聚集转变的温度依赖性集体行为。
2025-12-30 cond-mat.soft physics.chem-ph
The coil-globule transition of confined polymers
我们研究长的聚合物链在一个不良的溶剂，局限于两个平行的硬壁之间的空间。这些壁在能量上是中性的，并且仅构成改变线圈-小球（或“$θ$ -”）转变的性质的几何约束。我们发现，$θ$的温度单调增加的宽度$D$之间的墙壁，在最近的索赔文献。在更广泛的背景下，这个问题可以被看作是一个三维交叉在一个$ϕ^4$模型的三临界点。我们大致验证了预期的这种现象的主要标度特性，但我们也发现一些意想不到的很长的瞬态之前的渐近标度区域达到。特别地，我们发现，即使对于极长的链，$R$也比$N^{1/2}$增加得慢，而不是期望的恰好在（$D$依赖的）θ点处的$R\sim N^{4/7}$缩放。
2005-01-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Giant Casimir non-equilibrium forces drive coil to globule transition in polymers
我们开发了一个理论来探讨非平衡波动引起的力的效果上的聚合物的大小限制在两个水平的导热板受到恒定的温度梯度，$\nabla T$。我们假设（a）溶剂是好的，（b）板之间的距离是大的，使得在没有热梯度的情况下，聚合物是线圈，其尺寸与单体的数量成比例，如$N^ν$和$ν\approx 0.6$。我们预测，以上的临界温度梯度，$\nabla T_c \sim N^{-\frac{5}{4}}$，有利的吸引单体-单体的相互作用，由于巨大的卡西米尔力（GCF）克服了链构象熵，导致在一个线圈球转变。长程GCF诱导的单体之间的相互作用，所产生的非平衡稳态的热波动，取决于流体的热力学性质。我们的预测可以验证使用光散射实验与聚合物，如聚苯乙烯或聚异戊二烯在有机溶剂（新戊烷），其中GCF是有吸引力的。
2017-10-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Universality and identity ordering in heteropolymer coil-globule transition
本文用计算机模拟的方法研究了能量多分散链的线团-小球转变，该链是一个模型杂聚物体系，其中单体种类的数目与单体的总数一样大。在这项研究中，我们系统地探讨了具有不同的功能形式和变化的能量分布的线圈-球转变的一般后果。特别是，考虑高斯（G）和均匀（U）分布，不同的多分散性指数，$δ$，对转变温度$θ^\ast$，链的大小，内部结构和空间组织的单体在小球，和动力学的折叠的影响进行了讨论。结果表明，模型杂聚物的转变温度低于均聚物的转变温度，$θ^\ast$随$δ$（G和U）和$θ^\ast({\rm U}) < θ^\ast({\rm G})$的增加而增加.我们的研究结果表明，$θ^\ast$是由成对的能量分布的最可能的值（而不是宽度）。有趣的是，坍缩过渡的性质是普遍的，即，当适当地定标时（与函数形式和方差无关），所有溶胀曲线都落在主曲线上，并且它由均聚物对应物的相同定标形式很好地描述。然而，在淬灭之后，对于杂聚物，从卷曲到小球的转变相对较快（在G和U系统之间没有显著差异，并且在所考虑的范围内没有显著的$δ$依赖性）。另一方面，内部组织在崩溃状态下，通过平均接触概率量化，显示出不同的缩放制度。此外，我们观察到分离的单体基于它们的身份，这是更明显的情况下，均匀分布。
2022-07-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
The Coil-Globule transition in self-avoiding active polymers
我们进行数值模拟的一个积极的完全灵活的自避免聚合物作为一个功能的嵌入溶剂的质量描述在一个有效的单体-单体相互作用。具体来说，通过提取不同条件下的活性聚合物的Flory指数，我们能够确定不同强度的作用力下的线圈-小球转变的位置。值得注意的是，我们发现，一个简单的重新调整的温度是能够定性捕获的$Θ$ -点的聚合物的活性波动的振幅的依赖性。我们讨论了这种映射的限制，并建议，单体之间的负主动压力，不像一个已经被发现在悬浮液中的活性硬球，也可能存在于活性聚合物。
2020-10-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Simulating the collapse transition of a two-dimensional semiflexible lattice polymer
通过平均场论和计算机模拟已经揭示了聚合物的塌缩转变的性质受其弯曲刚度$ε_{\rm b}$的影响。在二维空间中，最近的分析工作表明，只要$ε_{\rm b}$为正，部分定向晶格聚合物的塌缩跃迁总是一级的[H.周{ \em等}，物理修订信函{ \bf 97}，158302（2006）]。本文采用蒙特卡罗模拟系统地研究了弯曲刚度对二维点阵聚合物静态性能的影响。得到了系统在零力时的相图。根据$ε_{\rm b}$和温度$T$，聚合物可以处于三种相态之一：晶体、无序小球或溶胀卷曲。晶体-小球转变是不连续的，小球-线团转变是连续的。在中等或高值的$ε_{\rm b}$的中间球状相消失，聚合物只有一个不连续的晶体线圈的转变。当施加外力时，力诱导的塌缩转变将是连续的或不连续的，这取决于聚合物在零力下最初是处于球状相还是结晶相。模拟结果还显示了一个有趣的标度行为的聚合物在力诱导的球线圈转变。
2008-01-07 cond-mat.soft
Hydrophobic homopolymer's coil-globule transition and adsorption onto a hydrophobic surface under different conditions
研究使用蒙特卡洛粗粒化模型模拟疏水性均聚物在疏水表面附近的线团-球体转变与吸附，发现狭缝孔限制增强链的展开与吸附，水合水根据热力学参数调节该行为，为无结构蛋白响应外部刺激提供分子机制见解。
2023-06-27 cond-mat.soft physics.bio-ph
Effect of simple shear on knotted polymer coils and globules
本研究通过MD模拟结合MPCD方法，探究Couette流剪切对带三叶结的粗粒化高分子线团与凝聚球的影响，揭示了两种状态下结的收紧、波动及解旋等不同行为规律。
2024-12-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Equilibrium and kinetics at the coil-to-globule transition of star and comb heteropolymers in infinitely dilute solutions
用连续空间蒙特卡罗模拟方法研究了星形和梳形杂聚物从线团折叠到球团的动力学过程中形成的构象结构，以及从好溶液到差溶液过程中相应的平衡态。梳与疏水性的骨干和亲水性侧基（反之亦然），以及灵活的和半刚性的臂星的具体例子进行了研究。有趣的是，星形构象自然出现的梳形聚合物具有强疏水性的骨干。我们强调的疏水性和亲水性单体的空间分布中的球状状态的上述两种类型的梳的关键差异。在恒星的情况下，非平衡态的动力学过程中的线圈到球过渡对应于形成的本地珍珠内灵活的武器，而半刚性武器更喜欢与彼此保持基本上延长。这些研究是我们以前基于Gaussian自洽方法和格子Monte Carlo技术对线性和环状杂聚物的平衡和动力学性质研究的自然延伸。然而，在研究具有更多非平凡拓扑结构的聚合物时，连续空间模拟具有一些本质上的优势。
2001-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Entropically driven transition to a liquid-crystalline polymer globule
采用巨正则系综自洽场论（SCFT）方法研究了螺旋-卷曲多嵌段共聚物球的跃迁。螺旋被建模为刚性杆。除了建立线圈球过渡，我们首次表明，即使没有明确的棒-棒排列相互作用，该系统经历了一个过渡到一个非线性液晶（LC）球状状态。LC-小球的形成是由疏水螺旋片段吸引和小球表面能的各向异性驱动的。计算了共聚物的全相图。它区分开链，无定形球和LC-球。这个模型提供了同聚多肽二级和三级结构之间相互作用的一个相对简单的例子。此外，它给出了一个简单的解释螺旋束在某些球状蛋白质的形成。
2005-08-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Theory of molecular crowding in Brownian hard-sphere liquids with application to the polymer coil-globule transition
导出了液态布朗分子平均力的解析对势。我们的方法占拥挤的液体粒子的多粒子相关性，并在稠密的环境中的空间调制的局部密度的拥挤的扩散运输。专门的限制等尺寸的颗粒，我们表明，这种扩散运输导致额外的密度和结构相关的条款的相互作用潜力，和一个更强的吸引力（由一个因素~4在平均体积分数的拥挤0.25）比在标准的耗尽相互作用中的扩散效应被忽略。作为该理论的一个例证，我们用它来研究惰性拥挤溶液中聚合物链的尺寸。即使在无热背景溶剂的情况下，当一个经典的链应该是完全溶胀，我们发现一个尖锐的线圈球过渡的理想链崩溃在临界值的拥挤体积分数~0.145。
2012-06-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Coil-Globule Transition for Regular, Random and Specially Designed Copolymers: Monte Carlo Simulation and Self-Consistent Field Theory
本文用键涨落法的格点蒙特卡罗模拟和数值自洽场方法研究了A-B共聚物链的线团-小球转变。研究了具有固定长度的共聚物链，其中A和B单体单元具有规则、随机和特别设计的（蛋白质样）初级序列。分析了转变温度与AB序列的关系。类蛋白质共聚物比具有统计学随机序列的共聚物更稳定。无规共聚物的转变更尖锐。发现存在一个温度，低于该温度，链处于最低能态（基态）。对于无规和蛋白质样序列和具有相对长的重复嵌段的规则共聚物，在基态温度和转变温度之间发现熔融球制度。对于规则嵌段共聚物，转变温度随嵌段尺寸而增加。质量方面，两种方法的结果一致。在SCF理论和MC模拟的平衡问题的近似方法之间的差异。因此，这两种方法是互补的。
2001-09-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
Marangoni droplets of dextran in PEG solution and its motile change due to coil-globule transition of coexisting DNA
University of Tsukuba（筑波大学）；The University of Tokyo（东京大学）
本研究通过马兰戈尼对流生成可移动的脱氧核糖核酸液滴，并利用DNA的coil-globule转变实现环境响应的运动变化，为自主小机器人设计提供新思路。
2024-06-26 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
A flexible polymer chain in a critical solvent: Coil or globule?
在自洽场论的框架下，研究了低分子量溶剂存在下柔性高分子链在气液临界点附近的行为。聚合物稀溶液的总自由能表示为聚合物的回转半径和平均场近似水平下回转体积内的平均溶剂数密度的函数。改变聚合物和溶剂之间的吸引力的强度，我们表明，两个定性不同的制度发生在液-气临界点。在弱聚合物-溶剂相互作用的情况下，聚合物链处于球状状态。相反，在强聚合物-溶剂相互作用的情况下，聚合物链达到膨胀构象。我们讨论了临界溶剂密度波动对聚合物构象的影响。该效应可用于通过改变溶剂的热力学状态来控制聚合物构象。它也可以是有帮助的，以估计聚合物的回转体积内的溶剂密度的药物输送和分子印迹应用。
2015-07-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Polymer chain collapse induced by many-body dipole correlations
我们提出了一个简单的分析理论的柔性聚合物链溶解在一个良好的溶剂中，携带永久自由取向的偶极子的单体。我们考虑到偶极的相关性内的随机相近似（RPA），以及在内部聚合物体积相对于本体溶液的介电异质性。我们证明，偶极相关的单体可以考虑作为成对的，只有当聚合物链是在一个线圈构象。在这种情况下，偶极相关通过永久偶极的Keesom相互作用表现出来。另一方面，介电异质性效应（介电失配效应）导致聚合物线圈的单体之间的有效相互作用。这两种效应都可以通过对单体-单体体积相互作用的第二维里系数进行重正化来考虑。我们确定，在溶剂介电常数超过聚合物材料介电常数的情况下，介电失配效应与偶极吸引相互作用竞争，导致聚合物线圈膨胀。在相反的情况下，介电失配效应和偶极吸引相互作用导致聚合物线圈塌陷。我们用多体理论分析了单体偶极关联引起的线团-小球跃迁。我们表明，占偶极相关性高于成对的平滑这种纯静电驱动的线圈球过渡的聚合物链。
2017-03-16 cond-mat.soft
Pseudo-First-Order Transition in Interacting Self-avoiding Walks and Trails
孤立聚合物的线团-小球相变是由标准三临界O（0）场论描述的二级相变。我们提出了蒙特卡罗模拟的相互作用的自我避免的步行和相互作用的自我避免的痕迹在四个维度，提供了令人信服的证据表明，这个（三）临界点的方法是由建立的一阶奇异性掩盖了二阶性质的线圈球过渡为主。
2001-08-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Conformational transitions of heteropolymers in dilute solutions
在本文中，我们扩展了高斯自洽方法，允许研究具有任何给定的初级序列的杂聚物的构象转变的平衡和动力学。将我们以前导出的动力学方程转化为只含单体对间均方距离的形式。这些方程进一步表示为变分自由能的瞬时梯度。该方法使我们能够详尽地研究一些周期和随机非周期序列的稳定性和构象结构。一个相当长的两亲性杂聚物链的一个典型的相图被发现包含扩展的线圈，均匀的小球，微相分离的小球，和大量的挫折状态，这导致在构象相的随机线圈和冻结的小球。我们还发现，对于某一类序列的挫折阶段被抑制。从延伸的卷曲到球状体的折叠动力学通过具有局部压实但部分错误折叠和受挫折的结构的非平衡态进行。这导致了一个相当复杂的多步动力学过程典型的玻璃体系。
1998-02-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
A Statistical Theory of cosolvent-induced coil-globule transitions in dilute polymer solution
我们提出了一个统计模型的稀聚合物溶液在良溶剂中的存在下，低分子量的助溶剂。我们研究了共溶剂浓度的变化和共溶剂与聚合物之间的相互作用类型引起的聚合物的构象变化。我们描述的聚合物在溶液中的爱德华兹模型，其中的配分函数的聚合物链与一个固定的回转半径的框架中的平均场近似描述。聚合物共溶剂和共溶剂共溶剂的相互作用在总亥姆霍兹自由能的贡献也被处理内的平均场近似。为了方便起见，我们将体系体积分为两部分：通过其回转体积表示的聚合物链所占据的体积和本体溶液。考虑到两个子体积之间的平衡，我们得到了溶液的总Helmholtz自由能作为回转半径和回转体积内的共溶剂浓度的函数。最小化后的总亥姆霍兹自由能相对于其参数，我们得到一个系统的耦合方程相对于聚合物链的回转回转半径和共溶剂浓度内的回转体积。改变聚合物和共溶剂之间的相互作用强度，我们表明，聚合物的崩溃发生在两种情况下-无论是当聚合物和共溶剂之间的相互作用是排斥性的或当相互作用是有吸引力的。所报告的效果可能与不同学科有关，其中在共溶剂存在下大分子的构象转变是令人感兴趣的，特别是在生物学、化学和材料科学中。
2014-11-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-Additive Ion Effects on the Coil-Globule Equilibrium of a Generic Polymer in Aqueous Salt Solutions
Shiv Nadar Institution of Eminence（Shiv Nadar卓越学院）
通过通用聚合物的原子模拟，发现非特异性聚合物-离子和聚合物-水相互作用足以再现弱水合和强水合阴离子混合溶液中的非加和性盐效应。
2026-06-16 cond-mat.soft physics.chem-ph
The finite size effects and the two-state paradigm of protein folding
多肽链的卷曲到球状转变是球状蛋白折叠背后的物理现象。具有单个结构域的球状蛋白通常由约30至100个氨基酸残基组成，并且这种有限的大小延长了螺旋-球状相变的过渡间隔。在对两态模型进行迂腐推导的基础上，我们在两个协同性度量的表达式中引入了多肽链的氨基酸残基数量作为参数，并揭示了它们的物理意义。结果表明，与变性态简并度相关的$k_2$测度描述了参与跃迁的协同单元数，同时发现著名的条件$k_2=1$是将蛋白质分类为双态折叠的必要条件.我们还发现，$Ω_c$是简单的过渡时间间隔的平方成正比。这一事实使我们能够进行经典的尺寸标度分析的线圈球相变。此外，这两个措施被证明是描述不同的特点，蛋白质折叠。
2020-10-26 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
The effect of chain stiffness on the phase behaviour of isolated homopolymers
我们用晶格模型研究了孤立的变刚度均聚物链的热力学。一个复杂的相行为被发现，相包括链折叠的“结晶”结构，无序的小球和线圈。它被发现，在最近的理论计算一致，在该温度下发生的固体-小球转变的增加与链刚度，而$θ$ -点只有一个弱的依赖于刚度。因此，对于足够刚性的链，不存在球状相，并且聚合物直接从固体传递到线圈。这种效应类似于在简单原子系统中观察到的液相随着电势范围的减小而消失。
1997-09-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
First-order theta-point of a single polymer chain
有限大小的单个大分子$N$的构象转变不能在标准热力学框架内描述。以一个简单的模型的均聚物表现出的线圈-小球过渡的基础上，我们表明，相关的方法是描述的热平衡分布$P_N^{(β)}(t)$的一些变量$t$表征的构象。虽然平均序参量表现出二阶行为的无限大小的限制，$Θ$点产生的共存的两个不同的人口，与两个分离良好的峰值$P_N^{(β)}(t)$和确定分别与线圈状态和小球状态。值得注意的是，这种一阶特征随着链的大小而增加。它允许在一个两态模型内描述过渡，非常适合分析实验数据。
2000-04-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Conformational Transition of H-shaped Branched Polymers
采用动态蒙特卡罗模拟方法，模拟了不同主链（主链）和侧链（支链）长度的H型支化聚合物的构象转变。H型聚合物与等效线性聚合物相比，表现出θ温度的降低，伴随着更小的链尺寸。我们观察到支链对骨架尺寸的影响比相反的影响更明显，这归因于分子内普遍存在的构象异质性。随着分枝长度的增加，主链以卷曲和球状状态略微伸展。然而，在崩溃前（cf。皱球）状态下，主链尺寸随分支长度的增加而减小。我们将这种非单调行为归因于在塌缩转变过程中排斥体积相互作用和链内珠-珠吸引相互作用之间的相互作用。结构分析表明，固有的构象异质性促进了具有分离的主链和分支单元的塌陷结构（类似于“三明治”或“Janus”形态）的形成，而不是由所有单元组成的均匀分布的结构。随着主干或分支长度的增加，塌陷小球的形状变得更加球形。
2013-10-15 cond-mat.soft
Effects of macromolecular crowding on the collapse of biopolymers
实验表明，即使在体积分数（$ϕ$）类似于胞质溶胶中的体积分数，大分子拥挤也适度降低了固有无序蛋白（IDP）的大小，而DNA在非常小的$ϕ$下经历了螺旋到球的转变。我们表明使用缩放参数和模拟的组合，聚合物尺寸$\overline{R}_g(ϕ)$取决于$x = \overline{R}_g(0)/D$，其中$D$是拥挤之间的$ϕ$依赖的距离。如果是$x\lesssim \mathcal{O}(1)$，则随着$ϕ$的增加，$\overline{R}_g(ϕ)$仅小幅降低。当$x\gg \mathcal{O}(1)$时，诱导了协同的线圈到小球的转变。我们的理论定量地解释了一些实验。
2015-01-13 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Phase Diagram of Flexible Polymers with Quenched Disordered Charged Monomers
最近的进展，广义Entrance模拟和微正则分析允许调查的结构转变的聚合物模型在很宽的范围内的局部弯曲和扭转强度。有理由认为，静电相互作用在稳定和介导聚合物的结构转变中起着重要作用。我们提出了一个珠弹簧聚合物模型与随机分布的带电单体通过屏蔽库仑势相互作用。结合能量相关的单体更新方法和能量交换Wang-Landau（REWL）方法，构建了作为温度（$T$）和带电单体浓度（$η$）函数的超相图.在整个浓度范围内，线圈-小球和小球-固体的转变分别是二阶和一阶的。然而，在$η=80\%$的浓度阈值以上，静电排斥阻碍了固体和液体球的形成，并且双折射和熵相互作用之间的相互作用导致液体珍珠项链和固体螺旋结构的形成。概率分布，$P(E,T)$，表明在高$η$，珍珠项链液相冻结成一个稳定的固体螺旋状结构，具有比在低$η$冻结球转变的自由能垒高。
2022-03-06 cond-mat.soft
Unexpected scenario of glass transition in polymer globules: an exactly enumerable model
本文介绍了一种高分子小球玻璃化转变的晶格模型。该模型表现出一种新的情况下，遍历性打破相空间的不相交区域不均匀出现，但作为小腔室，其数量随聚合物密度呈指数增加。腔室尺寸服从幂律分布，使得相空间类似于分形泡沫。这清楚地表明了相空间几何和拓扑在描述任何玻璃形成系统中的重要性，例如在蛋白质折叠期间的半致密聚合物。
1999-05-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
The local phase transitions of the solvent in the neighborhood of a solvophobic polymer at high pressures
我们研究了溶剂在疏溶剂聚合物链附近的局部相变，该相变是由聚合物-溶剂排斥力和本体溶液中溶剂压力的变化引起的。我们描述的聚合物溶液中的爱德华兹模型，其中的条件配分函数的聚合物链在一个固定的回转半径的平均场论理论描述。聚合物-溶剂和溶剂-溶剂相互作用的总自由能的贡献内的平均场近似描述。我们得到的溶液的总自由能作为一个函数的回转半径和平均溶剂数密度内的回转体积。由此产生的耦合方程组的系统解决不同的聚合物-溶剂的排斥强度在高溶剂压力的散装。我们表明，线圈球（球线圈）的转变发生伴随着一个局部溶剂蒸发（冷凝）内的回转体积
2014-11-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Unusual transformation of polymer coils in a mixed solvent close to the critical point
我们发现了二元溶剂（硝基乙烷+异辛烷）中聚合物线团在临界温度附近的不寻常行为。溶剂组分的折射率非常接近，使得临界乳光相对较弱，从而使我们能够同时观察到聚合物线圈的布朗运动和临界波动的发散相关长度。当接近临界温度时，聚合物线圈表现出一个膨胀-再膨胀-膨胀-塌陷的转变。虽然第一阶段（膨胀-再膨胀）可以用Brochard和de Gennes的理论来解释，但随后的膨胀-塌陷转变是一种迄今为止尚未观察到的新的意外现象。我们认为这种效应是普遍的，并将其归因于聚合物线圈内溶剂的微相分离。
2018-07-26 cond-mat.soft
How cooperatively folding are homopolymer molecular knots?
详细的热力学分析复杂系统与多个稳定的构型状态允许洞察到每个单独的过渡的协同性。在这项工作中，我们推导出一个热容量分解，包括从每个单独的构型状态，这一起加起来的基线热容量，从每个状态到状态的转变的贡献。我们应用这个分析框架的一系列副本交换分子动力学模拟的线性和1-1粗粒度的同源寡聚物模型，折叠成稳定的，构型定义明确的分子结，为了更好地了解这些结的稳定和合作折叠的参数。我们发现，一个刚性的谐波骨干弯曲角潜力是实现特定的三维结构结的关键。以小增量调整主干平衡角会产生各种结拓扑，包括$3_1$、$5_1$、$7_1$和$8_{19}$类型。作为温度的函数的不同打结状态的群体也可以通过调节主链扭转刚度或通过添加侧链珠来操纵。我们发现，尖锐的总热容量峰值的同源寡聚物结主要是由于线圈到球过渡，而不是一个合作打结的步骤。然而，在某些情况下，球到结和线圈到球的过渡的协同性是相当的，这表明高度合作的折叠打结的结构可以通过细化模型参数或添加序列特异性来实现。
2022-04-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Coil-helix transition in poly(L-glutamic acid) : Evidence for a 3-state non-cooperative process
聚（L-谷氨酸）（PGA）的圆二色性的测量的仔细分析表明，数据可以非常准确地描述通过引入第三个状态的PGA配置，除了螺旋和线圈的，并考虑这三个状态之间的简单平衡，没有协同性。当加入高分子量聚乙二醇（PEG）时，第三种状态更明显。排除的体积效应所示的短链和长链PEG的存在差异表明PEG和PGA的直接相互作用，而不是渗透效应。
2012-01-12 cond-mat.soft
Effect of stretching-induced changes in hydrodynamic screening on coil-stretch hysteresis of unentangled polymer solutions
弹性聚合物溶液的拉伸流变学和布朗动力学模拟证实了基于团块概念的预测，即在拉伸流中的线圈-拉伸滞后随浓度增加，在临界重叠浓度$c^\ast$处达到最大值，然后在半稀释状态下逐渐消失。这些观察结果表明，链拉伸加强分子间的流体力学筛选在稀溶液中，但削弱它在半稀溶液。因此，流动可以强烈地改变聚合物溶液的粘弹性质的浓度依赖性。
2016-09-07 cond-mat.soft
Reversible stretching of homopolymers and random heteropolymers
我们分析了链状分子对拉伸的平衡响应。对于一个均匀的单体序列，诱导的过渡从紧凑的小球延伸线圈低于$θ$ -温度预计是尖锐的。然而，对于随机序列，过渡可能是平滑的项链状结构的流行，其中球状区域和线圈区域共存于一个单一的链。正如我们在无规共聚物的上下文中所示，一种单体类型的优先溶剂化使这种结构稳定。拉伸力的范围内，项链是稳定的是敏感的链长度以及序列统计。
2001-07-17 cond-mat.soft q-bio
Mechanical unfolding of a homopolymer globule studied by self-consistent field modelling
我们目前的结果的数值自洽场（SCF）计算的平衡机械展开的小球形成的一个单一的灵活的聚合物链崩溃在不良溶剂。根据早期的标度理论和随机动力学模拟结果，我们已经确定了三种伸展变形机制：（i）线性响应状态，其特征在于弱伸长的（ii）蝌蚪结构，在变形的中间范围，具有与拉伸的“尾巴”共存的球形“头”，和（iii）在强延伸处均匀拉伸的链。从蝌蚪的构象过渡到拉伸链是伴随着一个突然展开的耗尽球状头和相应的跳跃式下降链内张力。展开-再折叠循环在转变点附近表现出滞后回线。这三个制度的变形，以及一阶像蝌蚪和拉伸链构象之间的过渡，可以通过实验观察到的条件是，在链中的单体单元的数量是大的和/或溶剂的质量是足够差。另一方面，对于短链，在中等差的溶剂强度条件下，解折叠转变是连续的。在所施加的端到端距离增加时，延伸的小球在任何程度的变形下都保持纵向均匀的形状。在所有情况下，该系统表现出负的拉伸模量在中间范围内的变形。我们预计，预测模式的力变形曲线的聚合物分子在不良溶剂中可以观察到在单分子原子光谱实验。
2009-07-22 cond-mat.soft
Transition between globule and stretch states of a self-attracting chain in the repulsive active particle bath
在实验中，通常通过调节pH、温度、单分子力或剪切场来操纵生物大分子的折叠和去折叠。在这里，我们进行布朗动力学模拟，探索一个单一的自吸引链的行为在悬浮的自推进粒子（SPPs）。随着推进力的增加，由于来自表面等离子体的扰动增强，链发生了球拉伸（G-S）转变。两种不同的机制的过渡在低和高旋转扩散速率的SPP的限制已被观察到：剪切效应在低速率和碰撞诱导熔化在高速率。G-S和S-G（拉伸球）曲线在低速率下形成滞后环，而在高速率下它们合并。此外，我们还发现了两种相互竞争的效应导致了低速率下G-S跃迁对SPP密度的非单调依赖性。我们的研究结果提出了一种替代方法来操纵折叠和展开的（生物）聚合物，通过利用活性剂。
2018-05-31 cond-mat.soft
dPOLY: Deep Learning of Polymer Phases and Phase Transition
机器学习（ML）和人工智能（AI）具有对大型数据集中的复杂模式和趋势进行分类、识别和表征的卓越能力。在这里，我们采用机器学习方法的一个子类，即，深度学习并开发通用AI工具- dPOLY，用于分析聚合物中的分子动力学轨迹并预测相和相变。在该框架内使用无监督的深度神经网络来将经历诸如冷却、加热、干燥或压缩的热物理处理的分子动力学轨迹映射到较低维度。随后基于低维数据开发了一个有监督的深度神经网络来表征相和相变。作为概念的证明，我们采用这个框架来研究模型聚合物系统的线圈到小球的转变。我们进行粗粒度的分子动力学模拟收集分子动力学轨迹的一个单一的聚合物链在很宽的温度范围内，并使用dPOLY框架来预测聚合物相。的dPOLY框架准确地预测的临界温度的线圈到小球的转变为广泛的聚合物尺寸。这种方法是通用的，可以扩展到捕捉各种其他相变和动态交叉聚合物和其他软材料。
2020-12-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Density-driven reentrant polymer transitions via saturable bridging crowders
The Institute of Mathematical Sciences（数学科学研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
研究聚合物折返转变所需最少成分，通过分子动力学模拟发现拥挤剂体积分数$\phi_c$可驱动此转变，低$\phi_c$时桥连致塌缩，高$\phi_c$时饱和致膨胀，还研究了排斥性拥挤剂及带电聚合物情况，揭示可饱和几何桥连是相关最小机制。
2026-07-17 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Glass-like dynamics of the strain-induced coil/helix transition on a permanent polymer network
我们研究了应力响应的步骤应变的共价键合的明胶凝胶在温度范围内，三螺旋可逆交联形成是禁止的。我们观察到缓慢的应力松弛对$T$依赖的有限渐近水平。我们表明，这是分配到应变诱导线圈$\rightarrow$螺旋过渡，以前证明了S。Courty，J.L. Gornall和E.M. Terentjev（PNAS，{ \bf 102}，13453（2005））中所述的聚合物链的一部分。弛豫过程，在第一阶段，根据拉伸指数动力学，然后跨越到终端简单的指数衰减。各自的特征时间$τ_{K}$和$τ_{f}$表现出类似阿伦尼乌斯的$T$依赖性，其中相关能量$\cal E$不相容地大于异构化过程的激活势垒高度，该过程为初级线圈$\to$螺旋转化事件设定时钟。我们尝试性地将这种玻璃状的动力学减慢归因于随机弹性介质中局部基本事件产生的机械噪声引起的长程耦合。
2016-01-28 cond-mat.soft
The helix--coil transition on the worm--like chain
我提出了一个标准的蠕虫状链模型的变化，占内部序参量（螺旋/线圈）领域的聚合物链。这种内部序参量场通过局部修改链的持久长度来影响聚合物构象统计。使用这个模型，我预测的α-螺旋结构域的蛋白质的弯曲和拉伸响应。特别是，我表明，α-螺旋蛋白质结构域将在施加扭矩下屈曲。这种高度非线性的弹性行为可能是重要的生化途径的变构控制的理解。
2004-01-30 cond-mat.soft
