柔性细丝内聚的几何结构：通过扭转实现更好的接触？

细丝分子间的内聚相互作用对一系列生物和合成材料具有广泛影响。虽然长期的理论方法已从无限刚性杆的极限角度解决了细丝间力的问题，但柔性细丝响应细丝间几何变化而发生细丝内形状变形的能力，对内聚相互作用的性质有着深远影响。在本文中，我们研究了相反极限下的两种细丝间内聚理论模型，其中细丝足够柔性以沿其轮廓保持内聚接触，并特别探讨了螺旋 - 细丝间几何结构在定义相互作用中所起的作用。具体而言，我们研究了无特征管状细丝的模型，其通过以下方式相互作用：1) 表面元之间的成对 Lennard-Jones (LJ) 相互作用，以及 2) 由静电表面排斥稳定的耗散诱导细丝结合。对这些模型的分析揭示了对非零螺旋偏斜的内聚细丝相互作用的普遍偏好；此外，在相互作用范围相对于细丝直径趋于零的渐近极限下，内聚的偏斜依赖性趋近于一个由几何定义的极限，该极限纯粹由扭曲管状细丝的紧密堆积几何结构描述。我们进一步分析了两种势能在小扭转下内聚偏斜依赖性的非普遍特征，并论证了在 LJ 模型中，成对表面吸引通常会破坏平行细丝的稳定性，而在第二个模型中，成对静电排斥与耗散的非成对可加性相结合导致了一种亚稳态的平行状态。