On the Limits of Analogy Between Self-Avoidance and Topology-Driven Swelling of Polymer Loops
这项工作解决了平凡的打结和排除体积之间的类比在环状聚合物链的中等长度，$N<N_0$，打结的影响是小的。一个简单的表达式中看到的平凡打结的循环膨胀的描述，并与模拟数据一致。这个表达式和众所周知的表达式之间的对比排除体积聚合物导致排除体积的平凡的结，这可能是有用的理解，在两个物理形式之间的类比是有效的图形映射。这项工作还包括一个新的方法，通过条件概率的计算生成的聚合物循环的描述。虽然计算量很大，但该方法生成的循环没有统计偏差，因此优于区域$N<N_0$中的其他循环生成例程。
2005-06-30 cond-mat.soft
Effect of topology on dynamics of knots in polymers under tension
我们使用计算机模拟比较的动态行为的环面和均匀扭曲的张力下的聚合物结。这些结通过一种类似于爬行的机制扩散。两种结型的摩擦系数均随平均结长线性增长。然而，对于类似的复杂性，环面结比均匀扭曲结扩散得更快。结长度自动关联函数表现出与呼吸模式相关的缓慢弛豫时间。它的时间尺度取决于结的类型，通常环面的时间比均匀扭曲结的时间长。动力学行为的这些差异被解释在结的拓扑特征。
2010-07-26 cond-mat.soft
A numerical technique for preserving the topology of polymer knots: The case of short-range attractive interactions
用蒙特卡罗模拟研究了单聚合物结的统计力学。聚合物被认为是在一个立方晶格和他们的构象随机变化的帮助下枢轴变换。在每次变换之后，检查结的拓扑是否通过称为枢轴算法和排除区域（简称PAEA）的方法保留，并在作者以前的出版物中描述。作为该方法的应用，计算了几种节子的比能、回转半径和热容。研究了短程引力的情形。能量状态的采样通过Wang-Landau算法来执行。所得结果表明，在排斥相互作用的情况下，比能量和热容的增加与结的复杂性。关于回转半径的数据允许估计在不同温度下聚合物结的尺寸。
2012-12-28 cond-mat.soft
Langevin analogy between particle trajectories and polymer configurations
本文提出一种类静态广义Langevin方程描述，通过沿一维链结构构建满足静态涨落-响应关系的噪声，生成聚合物链构型，并类比分析了随机能量学与稳态涨落定理。
2022-07-27 cond-mat.soft
Effects of Precursor Topology and Synthesis under Crowding Conditions on the Structure of Single-Chain Polymer Nanoparticles
通过分子动力学模拟，我们调查的单链纳米粒子的形成，通过分子内交联的聚合物链，在其前体的存在下，作为纯粹的空间拥挤在浓溶液中。在线性前体的情况下，所得SCNP的结构受进行合成的密度的影响很小。拥挤有显着的影响，如果使用环前体：更高的浓度导致形成SCNP与更紧凑和球形形态。这种SCNP在溶胀状态（高稀释度）下保留由拥挤溶液中的环前体所采用的褶皱球状构象。将线性和环状前体的浓度增加至高达$30 \%$导致相应SCNP的更快形成。
2017-08-02 cond-mat.soft
Computer simulations of melts of ring polymers with non-conserved topology: A dynamic Monte Carlo lattice model
我们提出了一个动态的Monte Carlo算法的FCC晶格上的聚合物链的计算机模拟，明确考虑到克服拓扑约束的可能性，通过控制附近的聚合物链可能会通过彼此交叉的速率。通过将该方法应用于系统的相互作用的环聚合物在熔融条件下，我们表征其结构和动力学的测量，特别是，在松弛过程中形成的结和链接的量。在比较标准的熔体的未打结和未连接的环，我们的模拟表明，链交叉的机制是负责流化的熔体提供的时间尺度的过程是快于链的内部松弛，在最近的实验中采用的解决方案的DNA环的II型拓扑异构酶的存在下。在相反的情况下，缓慢的速度，熔体被证明是变得更慢，这个预测可以很容易地验证实验。
2021-07-27 cond-mat.soft
Molecular Dynamics Simulation Study of Nonconcatenated Ring Polymers in a Melt: I. Statics
采用分子动力学模拟研究了非级联环状聚合物熔体的结构性质，并与线性聚合物熔体进行了比较。最长的环由N=1600个单体/链组成，这对应于可比较的线性聚合物的大约57个缠结长度。对于环，发现回转半径的平方与N的4/5次方成比例，对于中间状态，与N的2/3次方成比例，对于较大的环，表明整体构象为褶皱的小球。然而，几乎所有的环珠是“表面珠”与其他环珠相互作用，结果也与以下论文（DOI：10.1063/1.3587138）中进行的原始路径分析一致。详细的环和线性聚合物以及它们的包装的内部构象特性进行了分析，并与目前的理论模型。
2011-04-29 cond-mat.soft
Influence of Topology on Rheological Properties of Polymer Ring Melts
通过数值模拟研究拓扑和刚性对聚合物环熔体流变性质的影响，发现有结环与catenanes的粘度差异可用于微流控分离化学相似聚合物。
2024-10-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spatial organization of slit-confined melts of ring polymers with non-conserved topology: A lattice Monte Carlo study
本文通过晶格蒙特卡洛模拟研究狭缝约束下环状聚合物熔体的空间组织，发现约束增大链尺寸和打结倾向、减少环间连接，可调控网络力学性能，并表明缠结仅源于成对环-环连接。
2023-07-04 cond-mat.soft
Static and dynamic scaling behavior of a polymer melt model with triple-well bending potential
我们进行分子动力学模拟聚合物熔体的粗颗粒聚乙烯醇模型，结晶后缓慢冷却。为了建立其高温液体状态的性能作为参考点，我们详细描述了平衡的聚合物熔体的结构特征，其链长$5\le N \le 1000$在略高于其结晶温度的温度。我们发现，足够长的聚合物与$N >50$的构象基本上服从弗洛里的理想假设。链长对链端间距和回转半径的依赖性符合理想链的标度预测和链端间距的概率分布，形状因子与理想链的形状因子也符合得很好.链内相关性揭示了自我相互作用不完全筛选的证据。然而，观察到的偏差很小。我们的研究结果排除了任何预排序或中间相结构的形成，提出了在熔体中的聚合物结晶的前体。此外，我们详细描述了原始路径的长纠缠聚合物熔体，我们检查的Rouse和爬行理论的均方位移的单体和聚合物的质量质心的标度预测。
2018-07-13 cond-mat.soft
Local chain ordering in amorphous polymer melts: Influence of chain stiffness
采用通用聚合物模型的分子动力学模拟研究了具有不同内禀刚度的聚合物熔体。确定了单链的重要静态观测量，如回转半径或持续长度。此外，我们研究了整体静态熔体结构，包括对关联函数，结构函数和取向关联函数。
1999-01-22 cond-mat.soft
Static and dynamic contributions to anomalous chain dynamics in polymer blends
通过计算机模拟，我们研究了非纠缠聚合物共混物在一个简单的珠-弹簧模型中的Rouse模的弛豫。两种不同的模型用于快速组件，即全柔性和半柔性链。后者是半柔性的，这意味着静态链内相关性在所有长度尺度上都是强非高斯的。动态不对称性的共混物中的强烈增强，通过降低温度，诱导约束效应的快速组件。对于快分量的两种模型，劳斯模式的动力学表现出非常不同的趋势。对于完全灵活的情况下，松弛时间表现出渐进的偏离劳斯缩放上增加的动态不对称性。这种反常效应有一个动态的起源。它是不相关的特定的静态特征的劳斯模式，这确实是相同的完全灵活的均聚物，并没有修改的动态不对称的共混物。相反，在半柔性的情况下，弛豫时间表现出近似相同的标度行为的模式的振幅。这表明，半柔性链的反常动力学标度的起源本质上是静态的。我们讨论了这些意见的适用性的理论方法在聚合物共混物中的链动力学的影响。
2010-11-10 cond-mat.soft
Knotted globular ring polymers: how topology affects statistics and thermodynamics
长的打结塌陷聚合物的统计力学由自由能和与结相关的子引导项确定，该子引导项与可以保持这种结的最短聚合物的长度有关。取决于结种类的唯一其它参数是振幅，使得结的相对概率在长链的极限下不随温度$T$变化。我们通过在立方晶格上模拟低$T$下相互作用的自回避环得出了这一结论，这两种情况都具有不受限制的拓扑结构，以及小球被滑动连接分成两个环（保留其拓扑结构）的设置，这两个环竞争链长，要么接触，要么被壁分开，以便通过膜孔移位。这些研究结果表明，在大分子环境中，可能存在具有纯粹拓扑起源的熵力，因此聚合物中具有复杂结的部分应该倾向于以显著收缩其他拓扑简单部分为代价而膨胀。
2014-11-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A finite excluded volume bond-fluctuation model: Static properties of dense polymer melts revisited
经典的键涨落模型（BFM）是一种有效的格子蒙特卡罗算法，用于粗粒聚合物链，其中每个单体仅占据一定数量的晶格位置。在本文中，我们提出了一个推广的BFM，我们放松这一约束，并允许重叠的单体受到有限的能量惩罚$\overlap$。这样做是为了系统地改变溶液的无量纲压缩率$g$，以研究在恒定的总单体密度下，致密聚合物熔体中的密度波动对各种静态性质的影响。压缩性直接从静态结构因子的低波矢极限得到。我们认为，例如，由$s$单体沿链隔开的两个键的链内键-键关联函数$P(s)$。它表明，排除体积相互作用从来没有完全筛选非常长的链。如果探测到小于热团尺寸的距离（$s \ll g$），则根据经典的Fixman膨胀，链溶胀，其中，例如，$P(s) \sim g^{-1}s^{-1/2}$。更重要的是，聚合物在更大的距离（$s \gg g$）上的行为就像不可压缩的团块与$P(s) \si m g^0s^{-3/2}$的溶胀链。
2009-08-11 cond-mat.soft
Aggregation and structural phase transitions of semiflexible polymer bundles: a braided circuit topology approach
本文提出编织电路拓扑框架研究半柔性聚合物多链聚集体的拓扑与结构相变，并证明电路拓扑基序分数可作为检测结构重排的理想序参量。
2024-01-06 cond-mat.soft math.GT
Topology Sorting and Characterization of Folded Polymers Using Nano-pores
在这里，我们报告的易位折叠聚合物通过纳米孔使用分子动力学模拟。研究了两个案例;一种是折叠的分子在通过时展开，另一种是当分子通过纳米孔时折叠保持完整。折叠聚合物链的拓扑结构被定义为分子内接触的排列，称为电路拓扑结构。在分子内接触保持完整的情况下，我们表明，通过纳米孔的动态变化的分子具有不同的拓扑结构：一种现象，可以利用丰富的混合物中的某些拓扑结构。我们发现，纳米孔允许读取的拓扑结构的短链。此外，当通道与展开耦合时，纳米孔能够区分纯态，即，大多数触点相同布置的状态。在这种情况下，正如我们在这里所展示的，也可以沿着链读取接触位点的位置。我们的研究结果表明，纳米孔技术的适用性，以表征和排序分子的拓扑结构的基础上。
2016-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Polymer Translocation Dynamics in the Quasi-Static Limit
蒙特卡罗（MC）模拟被用来研究聚合物易位通过纳米孔的动力学的限制，其中易位速率是足够慢的聚合物保持构象准平衡的状态。该系统被建模为一个灵活的硬球链易位通过一个圆柱形孔在一个硬平壁。在一些计算中，纳米孔在一端连接到球形腔。使用MC动力学模拟直接测量易位时间。对于足够窄的孔，移位是足够慢的，平均移位时间与聚合物长度N成比例，根据<τ> \propto（N-N_p）^[2]，其中N_p是纳米孔中单体的平均数量;这种比例表明聚合物-纳米孔摩擦占主导地位的准静态状态。我们使用多重直方图方法来计算自由能随Q的变化，Q是用于量化移位程度的坐标。自由能函数与Fokker-Planck形式主义被用来计算准静态政权的易位时间分布。这些计算还需要摩擦系数，其特征在于数量N_{eff}，其动力学受纳米孔限制影响的单体的有效数量。这是通过将理论分布的平均值固定为从MC动力学模拟获得的分布的平均值来确定的。理论分布是在良好的定量协议与直接获得的分布由MC动力学模拟物理意义的值N_{eff}。窄孔系统的自由能函数表现出具有对纳米孔长度敏感的振幅的振荡。通常，较大的振荡幅度对应于较长的移位时间。
2013-03-16 cond-mat.soft
Static and dynamic properties of large polymer melts in equilibrium
本文详细研究了半柔性高分子长链在熔体中的静态和动态行为。从先前获得的完全平衡的高分子量聚合物熔体开始[{ \it Zhang等人} ACS宏通讯3，198（2014）]我们研究了它们的静态和动态缩放行为，如理论预测的那样。我们发现，在熔体中的半柔性链，均方内部距离的结果，端到端距离的概率分布，和链结构因子的理想链的理论预测很好地描述。我们研究的分子动力学模拟使用ESPResSo++包的单体和链的运动。验证了基于Rouse理论和蠕动理论的内单体均方位移、质心以及它们之间关系的标度预测，并确定了相关的特征弛豫时间。最后，我们给出的证据表明，纠缠长度$N_{e,PPA}$确定的原始路径分析（PPA）预测的高原模量，$G_N^0=\frac{4}{5}(ρk_BT/N_e)$，从格林-久保关系得到的应力一致。这些全面表征的平衡结构提供了灵活性、小$N_e$、计算效率和与理想的小偏差之间的良好折衷，为未来的非平衡研究提供了理想的起始状态。
2016-04-01 cond-mat.soft
Conformation and topology of cyclical star polymers
本文研究环状星形聚合物的构象与拓扑，发现未链接时其性质等价于臂数加倍、臂长减半的线性星形聚合物，而臂间链接数增大会使回转半径减小并改变内部结构。
2024-09-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Geometry and topology of knotted ring polymers in an array of obstacles
我们研究打结的聚合物在平衡与一系列的障碍模型限制在凝胶或浸泡在熔体中。我们发现了一个交叉的几何和拓扑行为的聚合物。当聚合物的回转半径$R_G$和包含结的区域的回转半径$R_{G,k}$与障碍物之间的距离b相比很小时，结是弱局部化的，并且$R_G$在良好溶剂中以取决于结类型的幅度缩放。在$R_G > b > R_{G,k}$的中间状态下，聚合物的几何形状变为支化。当$R_{G,k}$超过b时，结离域并且也变成分支。在该方案中，$R_G$与线结类型无关。我们讨论了这种行为的影响，凝胶电泳实验打结的DNA在弱场。
2010-04-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Topology-dependent mixing of knots in flexible polymer chains
Ashoka University（阿肖卡大学）
通过粗粒化布朗动力学模拟，发现异质纽结对（$3_1\otimes 5_1$）比同质对（$3_1\otimes 3_1$）更易混合且占据更少轮廓，表明组成拓扑强烈影响柔性聚合物中多纽结组织。
2026-09-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Static Properties of a Simulated Supercooled Polymer Melt: Structure Factors, Monomer Distributions Relative to the Center of Mass, and Triple Correlation Functions
我们分析了非纠缠，过冷聚合物熔体的模拟珠弹簧模型的结构和构象特性。我们通过各种结构因素，不仅涉及单体，但也质心（CM）的模型探讨静态。我们发现，链的构象和CM-CM结构因子，这是最近提出的近似[Krakoviack等人，欧罗巴Lett. 58，53（2002）]，在冷却到模式耦合理论的临界玻璃化转变温度时基本上保持不变。然而，不同链上的单体之间的空间相关性取决于温度，尽管是平稳的。这意味着我们的模型的玻璃态行为不能从静态链内或CM-CM相关性。它必须与单体水平上的链间相关性有关。此外，我们还研究了链间关联函数对单体沿链骨架位置的依赖性。我们发现，这种网站的依赖性可以很好地占聚合物参考相互作用网站模型（PRISM）的基础上的理论。我们还分析了三重相关的熔体和链的三单体结构因子的装置。这些结构因素进行了比较与卷积近似，分解成两个单体的结构因素的产品。对于链，这种因子分解非常有效，表明链连接性在我们的模型中不会引入特殊的三重相关。对于熔体偏差更明显，特别是在波矢量接近静态结构因子的最大值。
2004-02-25 cond-mat.soft
Disorder effects on the static scattering function of star branched polymers
我们提出了一个分析的影响f-臂星形支化聚合物在d维的静态散射函数的结构无序。为此，我们考虑模型的星形聚合物沉浸在一个良好的溶剂中的结构缺陷的存在下，相关的大距离r根据幂律\sim r^{-a}。特别地，我们感兴趣的是相同分子量的星形和线性聚合物的回转半径的比率g（f），这是一个通用的实验可测量的量。我们应用一个直接的聚合物重整化方法，并在双\varepsilon =4-d，δ=4-a-展开内评估结果。我们发现g（f）随着δ的增加而增加。因此，无序相关性的增加导致相对于相同分子量的线性聚合物的星的尺寸测量的增加。
2012-10-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Effects of linking topology on the shear response of connected ring polymers: Catenanes and bonded rings flow differently
通过模拟稳态剪切下机械互锁与化学键合的环状聚合物对，发现二者分别呈现滑移翻滚和梯度翻滚两种不同运动模式，揭示了拓扑结构对连接聚合物流体动力学行为的关键影响。
2023-12-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Solvable Models of Random Hetero-Polymers at Finite Density: I. Statics
我们介绍了$\infty$维版本的三种常见的模型的无规杂聚物，其中的聚合物密度和密度的聚合物-溶剂混合物是有限的。这些可解模型提供了宝贵的洞察有关的问题（淬火）平均在统计力学模型的随机性蛋白质，而不必处理硬几何约束发生在有限维模型。我们的精确解，这是特定的$\infty$维的情况下，比较鞍点分析和大系综的方法，这两个也可以适用于有限维的模型所获得的结果。我们发现，有点令人惊讶的是，鞍点分析可以导致定性不正确的结果。
1999-06-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Mapping onto ideal chains overestimates self-entanglements in polymer melts
在聚合物物理学中，通常假设排除体积相互作用在聚合物熔体中被有效地屏蔽。因此，链可以描述为一个有效的随机游走，不排除体积的相互作用。在这封信中，我们表明，这种映射是有问题的，通过分析发生的节，它们的光谱和大小在聚合物熔体，相应的随机行走和链在稀溶液中。有效的随机游走严重高估了发生的结和它们的复杂性，特别是当相比，灵活的链熔体，表明非平凡的影响，由于残留的自我回避仍然发挥着重要的作用，在这个数值研究中考虑的链长。对于半柔性链的熔体，这种效应不太明显。此外，我们发现，链在熔体中的结构和拓扑结构非常相似，稀释单链接近崩溃过渡，这表明后者也没有很好地代表随机行走。我们最后表明，典型的平衡程序非常适合放松熔体中的拓扑结构。
2017-10-30 cond-mat.soft
A large deformation model for quasi-static to high strain rate response of a rate-stiffening soft polymer
针对聚硼硅氧烷（PBS）大应变响应缺乏宽应变率本构模型的问题，提出基于微观物理的动态交联本构模型，通过实验验证其在六个数量级应变率下的预测准确性，可推广至同类软聚合物。
2023-07-18 cond-mat.soft
Molecular simulation of thermosetting polymer hardening: reactive events enabled by controlled topology transfer
我们提出了一个量子力学/分子力学（QM/MM）来处理大量的分子重组的化学反应。为此，分子动力学模拟与平稳切换的相互作用模型被用来建议合适的产品状态，而蒙特卡罗算法被用来评估反应的可能性，以充满活力的可行性。作为演示，我们研究了双酚F二缩水甘油醚（BFDGE）和4，6-二乙基-2-甲基苯-1，3-二胺（DETDA）的交联。环氧树脂固化的建模是由差示扫描量热法（DSC）测量，这证实了作为固化温度的函数的交联度的补充。同样地，所得到的热固性聚合物的形成热和机械性能被发现与以前的实验是很好的协议。
2020-11-05 cond-mat.soft physics.chem-ph
Programming hydrogel adhesion with engineered polymer network topology
本研究提出一种通过设计水凝胶表面网络拓扑结构来实现多方面粘附可编程性的通用策略，利用超分子拓扑连接在不改变本体性质的前提下实现动态可调、高分辨率空间编程及稳定粘附动力学，并成功应用于智能伤口贴片和软体机器人等多种设备设计。
2023-04-06 cond-mat.soft
Topology mediated organization of E.coli chromosome in fast growth conditions
Dept of Physics, IISER-Pune（印度科学教育研究所浦那分校物理系）
研究通过计算机模拟揭示拓扑结构如何影响快速生长大肠杆菌染色体的空间组织，证明熵力驱动染色体分离与实验观察一致。
2024-09-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Circuit topology of linear polymers: a statistical mechanical treatment
电路拓扑是指属于线性有序对象集的对象之间的交互排列。线性有序对象集在自然界中很常见，在经济学、计算机科学、社会科学和化学合成中有着广泛的应用。例子包括线性生物聚合物，细胞中的线性信号通路以及项目管理中出现的拓扑分类。使用统计力学处理，我们研究电路拓扑景观的线性聚合物链与链内接触作为原型的线性排序对象的相互作用。我们发现的拓扑空间的一般功能和研究的统计性质的空间下的最基本的约束安排和拓扑相互作用的占用。我们观察到，一组相关的接触网站（一个部门）可以nontrivially影响电路的熵的参与网站的数量增加。最后，我们讨论了如何限制可以推断出所提供的信息，在存在的一个部门的地方接触分布。
2015-09-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Composite Entanglement Topology and Extensional Rheology of Symmetric Ring-Linear Polymer Blends
广泛的分子模拟应用于表征平衡动力学，缠结拓扑结构，和非线性拉伸流变对称环线性聚合物共混物与系统地改变环分数$ϕ_R$。具有缠结度$Z\approx14$的链混合以产生10个具有从纯线性到纯环熔体变化的$ϕ_R$的良好缠结的系统。原始路径分析被用来可视化和量化的复合环-线纠缠网络的结构。我们直接测量的数量作为$ϕ_R$的函数的环线性线程和线性-线性纠缠，并确定与简单的参数环分数$ϕ_R\approx0.4$的纠缠网络的拓扑约束最大化。这些拓扑分析是用来合理的$ϕ_R$环和线性链动力学，构象，共混物粘度的依赖。启动单轴拉伸流动的互补模拟表明在最近的长丝拉伸实验中观察到的拉伸应力过冲，并表征它如何取决于共混物组合物和缠结拓扑结构。过冲是由环状聚合物构象的过度拉伸和反冲驱动的，所述环状聚合物构象是由环状物从线性链的对流解旋引起的。这产生了显着的变化，我们直接可视化和量化的原始路径分析过程中流动的共混物的纠缠结构。
2021-07-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Entropic alignment of topologically modified ring polymers in cylindrical confinement
IISER-Pune（印度科学教育与研究所浦那分校）；Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf（杜塞尔多夫大学）
研究通过引入环状聚合物内部环路实现其在圆柱约束中的熵学对齐，揭示了柔性聚合物中熵相互作用诱导的定向相互作用机制。
2025-11-16 cond-mat.soft
Effects of static and temporally fluctuating tensions on semiflexible polymer looping
生物聚合物成环是一个动态过程，普遍发生在细胞中的基因调控，蛋白质折叠等，在细胞环境中，生物聚合物往往受到张力，这是静态的，或暂时波动远离平衡。我们研究的动力学半柔性聚合物成环的存在下，这样的紧张局势，通过使用布朗动力学模拟结合分析理论。我们表明，一分钟的张力显着改变循环时间，特别是长链。考虑二分法翻转噪声作为一个简单的例子的非平衡张力，我们发现的共振激活的现象，其中的循环时间可以是最小的最佳翻转时间。我们讨论我们的结果与最近的实验。
2011-12-02 cond-mat.soft q-bio.BM
Structure and dynamics of ring polymers: entanglement effects because of solution density and ring topology
缠结的影响，在解决方案和熔体的无结环聚合物已经解决了一些理论和数值研究。该系统的性能已被典型地配置为在固定的解决方案密度的环轮廓长度的函数。在这里，我们使用一种不同的方法来研究数值模型环聚合物的解决方案的平衡和动力学性质。具体地，环轮廓长度保持固定，而链间和链内缠结的相互作用通过改变溶液密度（从无限稀释到\approx 40%体积占有率）和环拓扑结构（通过考虑未打结和三叶形打结的链）来调节。环的平衡度规性质的任何拓扑结构被发现只有微弱的影响，增加的解决方案的密度。即使在最高密度，平均环的大小，形状各向异性和打结区域的长度最多相差40%，从孤立的环。相反，动力学的强烈影响链间缠结的程度：对于两个unknots和三叶的特征时间的环大小的松弛，重新取向和扩散的变化，由一个数量级的浓度范围内考虑。然而，显着的拓扑结构依赖的动力学差异，观察到只有非常稀的解决方案（远低于环重叠阈值）。对于打结环，最慢的动力学过程被发现对应于沿着环骨架的打结区域的扩散。
2011-11-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A Topology-Preserving Python Framework for Reliable Initialization of Star and Cyclic Polymer Architectures in Molecular Dynamics (LAMMPS) Simulations
Discipline of Physics, School of Agriculture and Science, University of KwaZulu-Natal（夸祖鲁-纳塔尔大学农业与科学学院物理学科）
提出一种保持拓扑结构的Python框架，通过确定性键连接、精确环闭合、排除体积和空间哈希重叠检测，生成LAMMPS兼容的星形和环形聚合物初始构型，显著减少重叠引起的数值不稳定并提高模拟可靠性。
2026-06-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Cross-scale Modeling of Polymer Topology Impact on Extrudability through Molecular Dynamics and Computational Fluid Dynamics
本研究通过整合粗粒化分子动力学与计算流体动力学，建立跨尺度模型，揭示零剪切粘度是决定支化PDMS挤出性能的关键因素，为拓扑定制材料设计提供预测框架。
2025-05-23 cond-mat.soft physics.comp-ph
Statics and Dynamics of Colloid-Polymer Mixtures Near Their Critical Point of Phase Separation: A Computer Simulation Study of a Continuous AO Model
本文提出了一种新的粗粒模型来描述胶体-聚合物混合物的液-汽相分离。用Weeks-Chandler-Anderson势代替了Asakura-Oosawa（AO）模型中的胶体间、胶体与聚合物间的硬球排斥。类似地，高度与热能相当的软势用于聚合物-聚合物相互作用，而不是将聚合物作为理想气体颗粒处理。巨正则蒙特卡罗模拟表明，该模型的共存曲线与AO模型的共存曲线几乎重合，静态量的Ising临界行为得以再现.然后利用该模型的主要优点-其适用于分子动力学模拟-研究粒子的均方位移的动力学，传输系数，如自扩散和互扩散系数，以及动态结构因子。当接近临界点时，聚合物的自扩散略有增加，而胶体的自扩散减小，并且在临界点处，胶体的自扩散系数比聚合物的自扩散系数小约10倍。观察到临界减慢的相互扩散，这是定性类似于对称的二元Lennard-Jones混合物，其中没有动态不对称的自扩散系数发生。
2008-10-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Static Rouse Modes and Related Quantities: Corrections to Chain Ideality in Polymer Melts
根据Flory理想假设，在致密聚合物体系中，链内和链间的排斥体积相互作用应该是相互补偿的。因此，多链效应应被忽略，聚合物的构象可以从简单的幻影链模型来理解。在这里，我们提供证据反对这个幻影链，平均场图片。从理论上和数值上分析了Rouse模的静态关联函数。我们的数值结果是从两个粗粒度的聚合物模型，其中的单体排斥的强度可以变化，从完全排除的体积（“硬单体”），没有排除的体积（“幻影链”）的计算机模拟。对于非零的排除体积，我们发现模拟的关联函数的劳斯模式偏离显着的幻影链模型的预测。这表明在熔体中沿着链存在不可忽略的相关性。这些相关性可以通过微扰理论来考虑。我们的模拟结果与这些新的理论预测吻合得很好。
2007-12-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Multiscale modeling of polymers at interfaces
简要回顾了界面聚合物研究的建模和模拟方法。当研究真实的聚合物系统所提供的真正的多尺度问题时，粗粒化实际上是不可避免的。在这个过程中，在较小的尺度上的自由度被消除，有利于一个模型适合于有效地研究系统的行为在更大的长度和时间尺度。我们强调需要区分动态和静态属性的模型验证。当涉及到系统的动态行为时，精确再现静态特性的模型可能完全失败。此外，我们评论了Monte Carlo方法在高分子科学中的使用相比，分子动力学模拟。使用后一种方法，我们还讨论了最近的计算机模拟结果的性质接近固体基板的聚合物。这包括通用特征（如在更简单的分子模型的情况下也观察到的）以及聚合物的特定性质。通过为这些观察提供实验证据，突出了计算机模拟的预测能力。这些结果的一些重要意义的理解薄的聚合物薄膜和涂层的机械性能也制定了。
2009-10-16 cond-mat.soft
Persistent Homology Reveals the Role of Stiffness in Forming Topological Glasses in Dense Solutions of Ring Polymers
本研究利用持久同调量化不同链刚性环聚合物的穿线结构，发现刚性链能产生更大的环以建立穿线结构，从而在拓扑玻璃形成中起关键作用。
2024-11-17 cond-mat.soft
Effect of Topology on the Conformations of Ring Polymers
用键涨落方法模拟了环状聚合物的非级联缠结和互穿熔体。我们发现，稀释后的互穿环的溶胀遵循相同的法律为线性链。用HOMFLY多项式分析了环状高分子在半稀溶液中的打结和连接概率。我们发现环的打结概率呈指数衰减。半稀溶液的相关长度可用于不同浓度下的数据处理。从模拟数据确定在大于环的重叠体积分数$ϕ^{*}$的浓度下每个环的连接环的平均数$f_{n}$的幂律依赖性$f_{n}\simϕR^{2}\simϕ^{0.77}N$。非连接环的分数显示指数衰减$P_{OO}\sim\exp(-f_{n})$，这表明$f_{n}$提供了不形成连接构象的熵努力。基于这个结果，我们发现四个不同的制度的构象环在熔体中，由一个临界长度$N_{OO}$，$N_{C}$和$N^{*}$分开。$N_{OO}$描述了非级联效应的开始，在该非级联效应下拓扑效应不重要，$N_{C}$是环的弱压缩和强压缩之间的交叉，并且$N^{*}$由在$N>N^{*}$处从非级联贡献$f_{n}\simϕR^{2}$到重叠主导的级联贡献$f_{n}\simϕN^{1/2}$的交叉定义。对于$N_{OO}<N<N_{C}$，环大小的缩放$R\sim N^{2/5}$是由平衡环的非级联与弱压缩引起的。对于$N_{C}<N<N^{*}$，非连接和强压缩意味着$R\sim N^{3/8}$。我们的模拟数据的非互穿环$N=1024$是在很好的预测弱…
2021-04-12 cond-mat.soft
Statistical and hydrodynamic properties of topological polymers for various graphs showing enhanced short-range correlation
对于具有不同拓扑结构的聚合物，我们通过模拟系统地计算了均方回转半径和流体动力学半径。我们把具有非平凡拓扑的聚合物称为拓扑聚合物。我们评估这两个数量的理想和真正的链模型，并表明，不同的拓扑类型之间的数量的比例不依赖于排除体积的存在，如果拓扑聚合物只有三价顶点，至于聚合物的调查。我们还计算了回转半径与流体动力学半径的比值，从重整化群的观点来看，我们希望这一比值是普适的。此外，我们表明，短距离链内的相关性大大增强的拓扑聚合物表示复杂的图形。
2016-07-29 cond-mat.soft
Molecular Dynamics Investigation of Static and Dynamic Interfacial Properties in Ice-Polymer Premelting Layers
本研究采用分子动力学模拟与机器学习辅助分析，揭示了亲水与疏水聚合物表面对冰-聚合物预熔层厚度、水结构及扩散率的差异化影响，为防冰与低摩擦材料设计提供指导。
2025-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Statics of polymer droplets on deformable surfaces
采用球-弹簧模型的分子动力学模拟，研究了聚合物液滴在软变形表面上的平衡性质。该表面由聚合物刷组成，该聚合物刷具有不可逆地末端拴系到平坦固体基底上的线性均聚物链。我们通过改变接枝密度来调节表面的柔软度。液滴由各种链长的珠弹簧聚合物组成。首先，这两个系统，刷和聚合物液体，进行了独立的研究，以确定其静态和动态性能。特别是，使用AFM实验的数值实现，我们测量的剪切模量的刷子表面和比较的结果，理论预测。然后，我们研究了具有不同接触角的聚合物液滴在不同柔软度的基底上的润湿行为。密度分布揭示，在一定条件下，形成的润湿脊下的三相接触线。帽形液滴和圆柱形液滴也进行了比较，以估计线张力相对于液滴尺寸的影响。最后，模拟的结果进行了比较，占的表面张力和软基板的顺应性的现象学的自由能计算。取决于表面/液滴相容性、表面柔软度和液滴尺寸，观察到两种制度之间的过渡：从液滴表面能平衡与表面的粘附力的一种制度，这是经典的Young-Dupré润湿制度，到粘附力、液滴和表面弹性能之间发生耦合的另一种制度。
2011-07-14 cond-mat.soft physics.chem-ph
Structure Function of Polymer Nematic Liquid Crystals: A Monte Carlo Simulation
我们提出了一个蒙特卡罗模拟的聚合物粒子的不同体积分数，集中在样品的结构功能。我们实现了刚性聚合物的球形单体，否则不会形成一个连续的状态。我们的结果是在良好的定性与理论和实验预测，最显着的蝴蝶结图案的静态结构功能。
1996-12-20 cond-mat.soft
Brownian cluster dynamics with short range patchy interactions. Its application to polymers and step-growth polymerization
我们提出了一种新的模拟技术，来自布朗集团动力学迄今为止用于研究各向同性胶体聚集。它现在实现了经典的Kern-Frenkel势来描述粒子之间的斑块相互作用。这种技术可以访问系统的静态属性，动态和动力学，甚至远离平衡。粒子的热运动建模使用数十亿个独立的小的随机平移和旋转，被排除的体积和连接的约束。该算法，适用于一个单一的聚合物链导致正确的静态和动态特性，在框架中，流体动力学相互作用被忽略。通过改变贴片角，可以获得不同的链柔性。我们已经使用这种新的算法来模拟各种溶剂质量下的逐步增长聚合。聚合反应是由补丁之间的不可逆聚集建模，而各向同性的有限方阱电位叠加，以模仿溶剂的质量。在不良溶剂条件下，发生相分离（由于各向同性相互作用）和聚合（由于斑块）之间的竞争。令人惊讶的是，一个结构非常奇特的被捕网络出现了。它由线和节点组成。链聚集了一些伸展的链，这些链陷入纠缠的球形节点。这些节点充当股之间的网状点。该系统是动力学驱动的，我们观察到一个被困逮捕的结构。这证明了这种新的模拟技术的优势之一。它可以提供有价值的见解机制，可能参与形成的链凝胶。
2014-04-15 cond-mat.soft
Protein-like dynamical transition of hydrated polymer chains
结合不同分辨率的弹性非相干中子散射实验和分子动力学模拟，我们报道了聚（N-异丙基丙烯酰胺）线性链中类似蛋白质的动力学跃迁的观测结果.我们确定了转变的起始温度为$T_d$约225 K。由于一种新的全球拟合程序，我们发现在所有温度和时间分辨率的测量和计算的聚合物均方位移之间的定量协议。我们的研究结果证实了在水环境中的大分子系统中的动态过渡的一般性，独立的内部聚合物拓扑结构。
2021-03-10 cond-mat.soft
Static Properties of Polymer Melts in Two Dimensions
采用分子动力学方法模拟了链长N=2048的标准珠-弹簧模型，研究了严格二维（$d=2$）熔体中的自回避聚合物。%链采用具有$ν=1/d$的典型尺寸$R(N) \sim N^ν$的紧凑构型。精确测量内部链距离的各种分布允许直接测试Duplantier预测的接触指数$Θ_0=3/8$、$Θ_1=1/2$和$Θ_2=3/4$。%由于链的分离，对于$N \gg 100$，端到端距离$\Rend(N)$和回转半径$\Rgyr(N)$的比率变为$\Rend^2(N)/\Rgyr^2(N) \approx 5.3 < 6$，并且链比高斯幻影链更球形。键矢量的第二勒让德多项式$P_2(s)$衰减为$P_2(s) \sim 1/s^{1+νΘ_2}$，从而测量在$s$步骤之后链的返回概率。不规则链轮廓的特征在于分形线维数$\dc = d-Θ_2 =5/4$的周长$L(N) \sim R(N)^{\dc}$。与具有分形轮廓的紧凑物体的广义Porod散射一致，分子内结构因子$F(q)$的Kratky表示揭示了在波矢$q$的中间区域中与$q^dF(q) \sim 1/(q R(N))^{Θ_2}$的强非单调行为。这可以允许在真实实验中确认预测的轮廓分形。
2010-04-23 cond-mat.soft
Simulation of a Single Polymer Chain in Solution by Combining Lattice Boltzmann and Molecular Dynamics
在本文中，我们建立了一个新的有效的方法来模拟聚合物-溶剂系统，它结合了格子玻尔兹曼方法的流体和连续分子动力学（MD）模型的聚合物链。这两个部分通过一个简单的耗散力耦合，而系统由添加到流体和聚合物的随机力驱动。对溶剂中单个聚合物链的情况下的新方法进行了广泛的测试。验证了解析理论预测的动、静态标度特性。在这种情况下，有限大小的模拟箱的影响进行了讨论。虽然通常有限尺寸的修正尺度为L^{-1}（L表示盒子的线性尺寸），但劳斯模式的衰减速率只受L^{-3}有限尺寸效应的影响。此外，映射到现有的MD模拟相同的系统，使所有的物理输入值的新方法可以从纯MD模拟。因此，这两种方法可以进行定量比较，表明新方法允许更大的时间步长。这两种方法的结果比较表明，由于静态链构象的非完美匹配的系统偏差。
1999-05-13 cond-mat.soft
Statics and Dynamics of Polymeric Droplets on Chemically Homogeneous and Heterogeneous Substrates
本文用分子动力学方法研究了圆柱形聚合物液滴在条纹表面上的运动。我们首先考虑液滴在不同表面上的平衡性质，我们表明，对于小条纹的Cassie-Baxter方程给出了一个很好的近似的平衡接触角。由于条纹宽度与液滴的尺寸相比变得不可忽略，液滴必须显著变形以使其自由能最小化，这导致接触角的值小于连续模型预测的值。然后，我们评估的滑移长度，从而阻尼系数作为条纹宽度的函数。对于非常小的条纹，非均匀表面表现为有效表面，具有与具有相同接触角的均匀表面相同的阻尼。然而，随着条纹宽度增加，表面处的阻尼增加，直到达到平台。然后，我们研究了液滴在外力作用下的动力学行为。我们表明，如果条纹是足够大的液滴被钉扎，直到一个临界加速度。临界加速度随条纹宽度线性增加。对于足够大的加速度，平均速度随加速度线性增加，我们表明，它可以预测的模型只依赖于液滴的大小，粘度和滑移长度。我们表明，液滴的速度正弦变化作为其在基板上的位置的函数。另一方面，当加速度刚好高于去钉扎加速度时，我们观察到一种典型的粘滑运动，即连续的钉扎和去钉扎。
2019-05-17 cond-mat.soft
Static and dynamic properties of the interface between a polymer brush and a melt of identical chains
采用分子动力学模拟对剪切作用下两刷状覆盖表面间的短链聚合物熔体进行了模拟。构成刷的末端接枝聚合物具有与熔体中的自由链相同的化学性质，并提供柔软的可变形基底。高分子链由粗粒珠-弹簧模型描述，珠之间具有Lennard-Jones相互作用，并且沿链的主链最近邻之间具有FENE势。刷层的接枝密度提供了一种在不改变分子相互作用的情况下控制表面行为的方法。我们使用耗散粒子动力学恒温器在恒定的温度和体积下进行平衡和非平衡分子动力学模拟。平衡密度分布和剪切下的行为进行了研究，以及交叉的熔体到刷，在不同的长度尺度（键矢量，回转半径，和端到端矢量）的自由和接枝链的取向，和速度分布。在界面处的粘度和滑移作为接枝密度和剪切速度的函数计算。
2005-10-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Influence of lattice disorder on the structure of persistent polymer chains
本文通过计算机模拟研究了半柔性聚合物在猝灭随机环境中的静态性质。聚合物被建模为二维海森堡链。对于随机环境，我们考虑硬盘排列在一个正方形的格子。我们采用非格点生长算法以及多正则蒙特卡罗方法来研究无序占据概率和聚合物刚度对聚合物平衡性质的影响。我们表明，由聚合物的刚度引起的额外的长度尺度扩展了众所周知的现象相当大。聚合物对无序的响应是收缩或延伸，这取决于聚合物刚度和空隙空间延伸的比率。此外，晶格的周期性结构反映在表征聚合物的可观测值中。
2012-11-19 cond-mat.soft
Thermodynamics of Confined Knotted Lattice Polygons
York University（约克大学）；Universitá degli studi di Padova（帕多瓦大学）；Università di Bologna（博洛尼亚大学）
研究受限环状链的热力学行为，发现其相变与拓扑结构相关，不同结型影响自由能变化。
2026-03-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
