Force-Dependent Folding Kinetics of Single Molecules with Multiple Intermediates and Pathways
大多数单分子研究从平衡跳跃实验中推导出天然态、中间态和未折叠态的动力学速率。本文应用Kramers动力学扩散模型，从非平衡拉伸实验中导出了中间态的动力学速率.从动力学速率中，我们还提取了依赖于力的动力学势垒和平衡折叠能。我们将我们的方法应用于具有多个折叠途径和中间体的DNA发夹。实验结果与理论预言相符合。此外，所提出的非平衡单分子方法允许我们表征无法从平衡跳跃实验中推导出的天然、未折叠和中间态的动力学和热力学性质。
2022-04-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Equilibrium statistics of an inelastically bouncing ball, subject to gravity and a random force
我们考虑在半直线$x>0$上运动的粒子，它受到一个在$-x$方向上的恒力加上一个δ相关的随机力。在$x=0$处，粒子被非弹性地反射。反射前后的速度满足$v_f=-rv_i$，其中$r$是恢复恢复系数。这个简单的模型与引力场中被驱动的颗粒物质的研究有关。通过精确的分析方法和模拟，我们研究了稳态分布函数$P(x,v)$。
2006-02-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hysteresis, force oscillations and non-equilibrium effects in the adhesion of spherical nanoparticles to atomically smooth surfaces
分子动力学模拟用于研究滞后效应和纳米尺寸的流体填充通道的壁上的颗粒吸附的平衡和非平衡方面之间的区别。粒子上的力和系统的亥姆霍兹自由能被发现依赖于粒子的历史，以及其径向位置和流体的润湿性，即使当粒子的运动发生在时间尺度上远远长于自发吸附时间。滞后与颗粒和壁之间的间隙中的流体密度的变化有关，并且这些结构重排持续令人惊讶的长时间。当结构化纳米颗粒的晶格与管壁的晶格保持对齐时，力和自由能随距离表现出大的振荡，但如果允许颗粒自由旋转则不会。被吸附的颗粒在平衡时被捕获在自由能最小值中，但是如果颗粒被迫沿着通道，则所产生的粘滑运动改变流体结构并允许颗粒解吸。
2005-02-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Casimir-Lifshitz force out of thermal equilibrium and asymptotic non-additivity
我们研究了两个不同温度的平行平板之间的作用力。作为极限情况，该力再现了热平衡时著名的Casimir-Lifshitz表面-表面力和最近由M. Antezza \emph{et al.}，物理学评论快报{ \bf 95}，113202（2005）。在大距离的力的渐近行为明确讨论。特别是当两个物体中的一个是稀薄气体时，力不是相加的，与密度的平方根成正比。在大距离的非平凡的交叉区域也被确定。
2006-11-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech quant-ph
Non-equilibrium Casimir-like Forces in Liquid Mixtures
在这封信中，我们考虑一个液体混合物之间的两个热传导壁受到一个固定的温度梯度。在单组分液体中，非平衡波动力仅出现在液体层内部，而在混合物中的非平衡波动在壁上引起Casimir样力。物理原因是温度梯度通过Soret效应引起大的浓度波动。与温度波动不同，非平衡浓度波动也存在于理想导热壁附近。波动引起的Casimir力的大小与Soret系数的平方成正比，并且与混合的热量和体积的浓度依赖性有关。
2015-06-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Effective interactions between inclusions in complex fluids driven out of equilibrium
波动引起的有效相互作用的概念扩展到系统驱动的平衡。我们计算的力量所经历的宏观物体浸泡在一个软材料驱动的外部震动源。我们表明，在对比平衡Casimir力引起的热波动，其符号，范围和幅度取决于具体的震动，因此可以调整。我们还评论这些振动引起的力的分散，并讨论其潜在的应用相序软材料。
2003-04-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-equilibrium thermodynamics for functionals of current and density
研究了一个处于非平衡定态的随机多体系统。时间积分的电流和密度的概率分布泛函的长时间渐近性达到一个大的偏差形式。相应的电流密度Cramer泛函（CDCF）明确推导出不可逆朗之万动力学和离散空间马尔可夫链。我们还表明，密度和电流的其他线性泛函的克莱默泛函（例如力产生的功）与CDCF的关系让人想起不同热力学势之间的变分关系。一般的形式主义与模型的例子说明。
2007-12-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Universality in Driven and Equilibrium Hard Sphere Liquid Dynamics
我们证明了范霍夫动力学对关联函数的时间演化是由绝热力所产生的自由能和由范霍夫函数的流动引起的超绝热力。超绝热力包括阻力、粘性和结构贡献，如发生在活性布朗粒子、剪切下的液体和车道形成混合物中。对于硬球液体，我们提出了一个功率泛函理论，预测这些普遍的力场与我们的布朗动力学模拟结果定量一致。
2021-01-06 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
The non-equilibrium solvent response force: What happens if you push a Brownian particle
Institut für Physik, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg（弗赖堡大学物理研究所）
本文推导了含外部力的广义 Langevin 方程，揭示了外部力如何通过漂移系数、记忆核和波动力加性地进入方程，并发现一个此前被忽视的额外项。
2023-09-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Equilibrium binding energies from fluctuation theorems and force spectroscopy simulations
布朗动力学模拟用于研究粒子从衬底的脱离。虽然该模型是简单和通用的，我们试图将其能量，长度和时间尺度映射到一个特定的实验系统，即一个珠子，是弱结合到一个细胞，然后删除的光镊。外部驱动力来自于光镊势和衬底势的结合，而热涨落则由布朗力来考虑。利用Jarzynski等式和Crooks涨落定理得到了初、终态平衡自由能差。为此，我们采样非平衡工作轨迹为各种镊子拉速率。我们认为，这种方法也应该是可行的实验设想的系统。此外，我们概述了如何测量的一个完整的自由能分布将允许实验家检索未知的基板电位通过一个合适的去卷积。研究了拉速对计算结果精度的影响，并采用伞形取样法计算了不同陷阱势下粒子逃逸的平衡几率。
2016-11-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
New asymptotic behaviour of the surface-atom force out of thermal equilibrium
根据材料的介电函数和原子的极化率，从热平衡出发，计算了衬底表面附近原子所感受到的Casimir-Polder-Lifshitz力。新的力在大距离处（即比平衡时慢）像$1/z^3$一样衰减，表现出相当大的温度依赖性，并且取决于衬底的温度是高于还是低于环境的温度而具有吸引力或排斥力。我们的预测可能与超冷原子气体的实验有关。电介质和金属基板被认为是。
2005-09-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech quant-ph
Fluctuation Spectra and Force Generation in Non-equilibrium Systems
许多生物系统被恰当地看作是浸泡在活性浴中的被动内含物：从活性膜上的蛋白质到被边界限制的微观游泳者。由活性浴施加在夹杂物或边界上的非平衡力通常调节功能，并且这种力也可以在人造活性材料中利用。尽管如此，这些积极力量的一般现象仍然难以捉摸。我们表明，波动谱的活性介质，作为波数的函数的能量的分区，控制力产生的现象。我们发现，对于一个狭窄的，单峰的频谱，由一个非平衡系统施加在两个嵌入的墙壁上的力取决于在波动谱中的峰的宽度和位置，并作为壁分离的函数在排斥和吸引之间振荡。我们研究两个明显不同的例子：海事卡西米尔效应和最近的模拟活跃的布朗粒子。我们的工作的一个关键含义是，重要的非平衡相互作用的波动谱内编码。从这个意义上说，噪音变成了信号。
2017-06-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Surface-atom force out of thermal equilibrium and its effect on ultra-cold atoms
在宏观电动力学框架下研究了表面原子脱离热平衡的Casimir-Polder-Lifshitz力。特别注意的是，它的大距离限制，显示了一个新的，更强的行为相对于平衡的情况下。本文讨论了在非热平衡组态下，表面原子力对简谐玻色-爱因斯坦凝聚体质心振荡和光晶格中超冷费米子气体Bloch振荡产生的频移.
2006-01-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Combining integral equation closures with force density functional theory for the study of inhomogeneous fluids
本文提出在力密度泛函理论中结合液态积分方程闭包，无需预知自由能泛函即可研究非均匀流体，拓宽了可探索系统的范围并验证了该方法的准确性与通用性。
2025-05-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Gauge invariance and hyperforce correlation theory for equilibrium fluid mixtures
Universität Bayreuth（拜罗伊特大学）；Sorbonne Université（索邦大学）
本文提出了一种平衡流体混合物中规范不变性与超力相关理论，通过物种解析的相空间位移和精确求和规则，揭示了力-力和力梯度对相关结构的关联。
2025-12-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Symmetric three-particle motion in Stokes flow: equilibrium for heavy spheres in contrast to "end-of-world" for point forces
本文求出了三个相同的重固体球在垂直平面内下落时的Stokes方程的定态稳定解，它在点粒子近似下是不可比拟的。当点粒子在有限的时间内坍缩到一个点上时，三个等距离水平排列的球体向平衡相对构型演化。
2005-08-21 cond-mat.soft
Equilibrium properties and force-driven unfolding pathways of RNA molecules
利用Ising样模型研究了一个简单的RNA发夹和一个236个碱基的四膜虫核酶的机械解折叠。相图和自由能景观计算精确，并建议一个简单的两个状态行为的发夹和核酶的中间状态的存在。非平衡态模拟给出了核酶可能的解折叠途径，主要的解折叠途径与实验观察到的解折叠途径一致。
2009-10-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Sawtooth patterns in biomolecules force-extension curves: an equilibrium-statistical-mechanics theory
我们分析了一般类的系统，这是在介观水平上描述的自由能取决于其组件的扩展的力-延伸曲线。与实际实验中所做的类似，系统的总长度是受控参数。这在导致扩展的平衡值的最小化过程中施加了全局约束。因此，力-伸长曲线在一定的力范围内具有多个分支。这些分支的稳定性取决于自由能：在总长度的某些值处存在一系列一阶相变，其中自由能本身是连续的，但其一阶导数，即力，具有有限的跳跃。这种行为与在蛋白质等生物分子和其他复杂系统的真实实验中观察到的行为完全相似。
2013-06-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Role of attractive forces in determining the equilibrium structure and dynamics of simple liquids
分子动力学模拟结果表明，在不同的吸引力范围内，Lennard-Jones系统中粒子的径向分布随吸引力的变化而改变.仅对于冷凝液体，第一配位壳层（FCS）内的力是重要的，但对于气体和中等冷凝流体，甚至FCS外的吸引力也起作用。由于忽略吸引力而引起的分布变化导致过高的压力。这种微弱的长程引力抑制了气体、超临界流体和液体中粒子的动力学和扩散。自扩散系数（SDC）的值同意定性与修改的科恩-特恩布尔模型。沿临界等温线的SDC-s在临界点处没有显示异常，与实验数据一致。
2015-04-03 cond-mat.soft
Force-Field Functor Theory: Classical Force-Fields which Reproduce Equilibrium Quantum Distributions
费曼和希布斯是第一个变分确定一个有效的潜力，其相关的经典正则系综近似精确的量子配分函数。我们研究了局部势和有效经典势之间映射的存在性，该映射与精确的量子平衡密度和配分函数相匹配。这种映射的有用性在于它能够很容易地改进经典采样中使用的玻恩-奥本海默势。我们证明了这样一个地图是唯一的，并且必须存在。为了探索使用这一结果来改善经典分子力学的可行性，我们从随机生成的一维势/有效势对库中数值生成一个映射，然后在独立测试问题上评估其性能。我们还应用该映射来模拟液态仲氢，发现得到的径向对分布函数与路径积分蒙特卡罗模拟吻合得很好。该技术令人惊讶的可及性和可移植性表明了一种适应玻恩-奥本海默势的定量途径，其动机与密度泛函理论的强大思想和近似在精神上相似。
2013-06-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Dynamic force spectroscopy: analysis of reversible bond-breaking dynamics
研究了双势阱中受外力作用下的扩散键离解问题。我们计算了断裂力的概率分布，并详细讨论了有限的再结合概率对动态力谱的影响。特别是，我们专注于势垒跨越扩展后，即线性增加的负载下，并从完全分离的债券开始放松。对于大的加载速率，断裂力和重新连接力以由势的形状确定的预期方式取决于加载速率。对于小的加载速率，从拉和放松模式获得的平均力接近对方的系统达到平衡。我们调查的依赖性的断裂力分布和平均断裂力的外部参数，如悬臂刚度和软链接的影响。我们发现，取决于实施的软连接器的平衡断裂力是不受影响的连接器的存在下，或在一个可预测的方式与连接器的顺应性的变化。此外，我们表明，它是可能的，以提取的平衡常数的开和关率的平衡破裂力的测定。
2008-05-08 cond-mat.soft
Equilibrium morphologies and force extension behavior for polymers with hydrophobic patches: Role of quenched disorder
基于生物高分子的单分子实验，我们利用Langevin动力学模拟探讨了具有疏水链段的共聚物的平衡形态和力延伸行为。我们发现，不同的长度尺度之间的相互作用，即持久长度$\ell_{p}$，和无序相关长度$p$，除了疏水补丁的分数$f$发挥了重要作用，在改变平衡形态和机械响应。特别是，我们显示了过多的平衡形态，该系统，\textit{e.g.}核壳，循环（与杂交的疏水性部分），并延长线圈作为这些参数的函数。两种类型的珠之间的弯曲能和杂化能的竞争决定了平衡形态。此外，这种聚合物结构的机械性能关键取决于它们的天然构象，进而取决于沿链骨架的无序实现。因此，对于柔性链，所有无序实现都是通过张力实现小球到延伸线圈的转变。然而，对于不同的无序实现，力-延伸曲线的确切性质是不同的。与此相反，我们发现，力延伸行为的半柔性链与不同的平衡构型\textit{e.g.}核壳，环，\textit{etc.}揭示了力诱导的构象转变的级联。
2013-10-11 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Dynamics of the critical Casimir force for a conserved order parameter after a critical quench
波动引起的力通常发生在长程相关性（例如，在流体中）被外部物体限制。在经典系统中，这种相关性需要特定的条件，例如，接近临界点的介质。另一方面，长程关联在某些具有守恒律的非平衡系统中更常见。因此，近年来人们发现并探索了各种非平衡涨落现象，包括涨落诱导力。在这里，我们解决了一个长期存在的问题，非平衡临界Casimir部队淬火后出现的临界点在一个封闭的流体与顺序参数守恒动力学和非对称破缺边界条件。固有的（临界）波动和动力学非局部效应（由于密度守恒）的相互作用产生了显着的功能，包括关联函数和力量表现出振荡的时间依赖性。复杂的瞬态制度的出现，这取决于初始条件和几何形状的限制。我们的发现为探索临界流体中的大量非平衡过程铺平了道路（例如，波动介导的自组装或聚集）。在某些制度下，我们的结果适用于活性物质。
2019-07-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Active Contact Forces Drive Non-Equilibrium Fluctuations in Membrane Vesicles
我们分析了包裹能动细菌的巨大单层囊泡的非平衡形状波动。由于细菌-膜碰撞，我们实验观察到膜波动的幅度在低波数显着增加，相比，众所周知的热波动谱。我们询问这些结果，通过修改后的Langevin方程，其中包括细菌-膜接触力的数值模拟膜的高度波动。利用这些接触力和热噪声的长度和时间尺度分离，我们进一步证实了我们的结果与近似的理论解的动态膜方程。我们的理论和模拟表明，在实验中观察到的非平衡波动非常吻合。此外，我们的理论表明，波动耗散定理是不打破细菌，而是，膜波动可以分解成热和活性成分。
2020-04-16 cond-mat.soft physics.bio-ph
Binding effects in multivalent Gibbs-Donnan equilibrium
经典的吉布斯-唐南平衡描述了与嵌入电解质溶液中的受限胶体电荷相关的过量渗透压。在这项工作中，我们扩展这种方法来描述多价离子结合的平衡力的影响，作用于带电杆易位之间的两个隔间，从而模仿在体外从噬菌体DNA弹射力平衡的离子效应。Gibbs-Donnan平衡和吸附平衡之间的微妙的相互作用，导致一个非单调变化的喷射力作为多价盐浓度的增加，在定性与实验观察。
2005-12-19 cond-mat.soft physics.bio-ph
Solvation force between tethered polyelectrolyte layers. A density functional approach
我们使用一个版本的密度泛函理论来研究两个板之间的溶剂化力修改与拴系层的链。链是由切向连接的带电球形段构成的。将板浸入包含阳离子、阴离子和溶剂分子的电解质溶液中。后者分子被建模为硬球。我们研究的溶剂化力和结构的链和溶质分子上的接枝密度，链的长度，结构的链和溶质的浓度的依赖性。
2012-10-08 cond-mat.soft
Thermofluidic non-equilibrium assembly of reconfigurable functional structures
本文提出一种由激光加热驱动的胶体粒子非平衡组装方法，可快速形成有序三维结构并实现光子阻带可调，为可重构功能材料提供新途径。
2024-12-14 cond-mat.soft
Three-body non-additive forces between spin-polarized alkali atoms
用高水平从头计算方法研究了三个自旋极化碱金属原子（Li，Na，K，Rb和Cs）体系中的三体非加性力.发现非加性力很大，尤其是在等边平衡几何形状附近。对于Li，它们将三原子势阱深度增加了4倍，并将平衡原子间距离减小了0.9 A。非加性力主要来源于sp混合效应产生的化学键合。
2002-11-04 cond-mat.soft
Neural force functional for non-equilibrium many-body colloidal systems
结合功率泛函理论与机器学习，训练神经网络表示非平衡胶体系统单体场的泛函映射，准确预测时间依赖动力学与输运系数，且适用于更大尺度系统。
2024-06-05 cond-mat.soft physics.comp-ph stat.ML
Fluctuation theorem for non-equilibrium relaxational systems driven by external forces
我们讨论了扩展的波动定理随机模型，在零外部驱动的限制，是不能够平衡与他们的环境，扩展结果Sellitto（cond-mat/9809186）。我们表明，如果熵产生率是适当的定义，其概率分布函数验证的涨落关系与环境温度取代（频率依赖）的有效温度。我们得到修改后的格林-久保关系。我们说明了这些结果与一个简单的例子耦合到一个非平衡浴驱动的外力的振荡器。我们讨论了我们的结果的相关性驱动玻璃和布朗粒子在平衡介质中的扩散，并提出了一个具体的实验策略来测量低频值的有效温度使用波动的工作所做的交流保守领域。我们将我们的结果与最近出现在文献中的相关结果进行比较。
2005-08-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Separable Force Matching of PBE0 Hybrid-Functional Reference Forces for Path-Integral Simulations of Liquid Water
University of Paderborn（帕德博恩大学）；Johannes Gutenberg University Mainz（约翰内斯·古腾堡美因茨大学）；Center for Advanced Systems Understanding (CASUS)（先进系统理解中心）；Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心）；Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）
提出一种可分离非线性最小二乘力匹配方法，基于PBE0杂化泛函参考力拟合柔性四点位水模型，提高了准确性和可重复性，并成功应用于液态水的路径积分模拟。
2026-05-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft physics.chem-ph
