Skip to main content
Log in

Coarse-grained Dynamics Simulation in Polymer Systems: from Structures to Material Properties

  • Review
  • Published:
Chemical Research in Chinese Universities Aims and scope

Abstract

Polymers are widely used in our daily life and industry because of their intrinsic characteristics, such as multi-functionality, low cost, light mass, ease of processability, and excellent chemical stability. Polymers have multiscale space-time properties, which are mainly reflected in the fact that the properties of polymer systems depend not only on chemical structure and molecular properties, but also to a large extent on the aggregation state of molecules, that is, phase structure and condensed state structure. Thanks to the continuous development of simulation methods and the rapid improvement of scientific computation, computer simulation has played an increasingly important role in investigating the structure and properties of polymer systems. Among them, coarse-grained dynamics simulations provide a powerful tool for studying the self-assembly structure and dynamic behavior of polymers, such as glass transition and entanglement dynamics. This review summarizes the coarse-grained models and methods in the dynamic simulations for polymers and their composite systems based on graphics processing unit(GPU) algorithms, and discusses the characteristics, applications, and advantages of different simulation methods. Based on recent studies in our group, the main progress of coarse-grained simulation methods in studying the structure, properties and physical mechanism of polymer materials is reviewed. It is anticipated to provide a reference for further development of coarse-grained simulation methods and software suitable for polymer research.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Similar content being viewed by others

References

  1. Staudinger H., Ber. Dtsch. Chem. Ges., 1920, 53, 1073

    Article  Google Scholar 

  2. Anguita J. V., Smith C. T. G., Stute T., Funke M., Delkowski M., Silva S. R. P., Nat. Mater., 2020, 19, 317

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  3. Taub A., De Moor E., Luo A., Matlock D. K., Speer J. G., Vaidya U., Annu. Rev. Mater. Res., 2019, 49, 327

    Article  CAS  Google Scholar 

  4. Tran H., Feig V. R., Liu K., Zheng Y., Bao Z. N., Macromolecules, 2019, 52, 3965

    Article  CAS  Google Scholar 

  5. Charles A. P. R., Jin T. Z., Mu R., Wu Y., Compr. Rev. Food Sci. Food Saf., 2021, 20, 6027

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  6. Pfitzner A. K., Moser von Filseck J., Roux A., Trends Cell Biol., 2021, 31, 856

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  7. Zhao X. H., Chen X. Y., Yuk H., Lin S. T., Liu X. Y., Parada G., Chem. Rev., 2021, 121, 4309

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  8. Rubinstein M., Colby R. H., Polymer Physics, Oxford University Press, New York, 2003

    Google Scholar 

  9. Singh C., Ghorai P. K., Horsch M. A., Jackson A. M., Larson R. G., Stellacci F., Glotzer S. C., Phys. Rev. Lett., 2007, 99, 226106

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  10. Zhu G. L., Huang Z. H., Xu Z. Y., Yan L.T., Acc. Chem. Res., 2018, 51, 900

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  11. Gao H. M., Liu H., Qian H. J., Jiao G. S., Lu Z. Y., Phys. Chem. Chem. Phys., 2018, 20, 1381

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  12. Gao H. M., Li B., Zhang R., Sun Z. Y., Lu Z. Y., J. Chem. Phys., 2020, 152, 094905

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  13. Li Z. Q, Zhu Y. L., Niu W. W., Yang X., Jiang Z. Y., Lu Z. Y., Liu X. K., Sun J. Q., Adv. Mater., 2021, 33, 2101498

    Article  CAS  Google Scholar 

  14. Zhu Y. L., Lu Z. Y., Acta Polymerica Sinica, 2021, 52, 884

    Google Scholar 

  15. Ananth N., Annu. Rev. Phys. Chem., 2022, 73, 14.1

    Article  CAS  Google Scholar 

  16. Chen P. Y., Yang Y., Dong B. J., Huang Z. H., Zhu G. L., Cao Y. F., Yan L. T., Macromolecules, 2017, 50, 2078

    Article  CAS  Google Scholar 

  17. Xu G. X., Huang Z. H., Chen P. Y., Cui T. Q., Zhang X. H., Miao B., Yan L. T., Small, 2017, 13, 1603155

    Article  CAS  Google Scholar 

  18. Woolfson M. M., Pert G. J., An Introduction to Computer Simulation, Oxford University Press, Oxford, 1999

    Google Scholar 

  19. Allen M. P., Tildesley D. J., Computer Simulation of Liquid, Oxford University Press, New York, 1989

    Book  Google Scholar 

  20. Nekovee M., Coveney P. V., Chen H. D., Boghosian B. M., Phys. Rev. E, 2000, 62, 8282

    Article  CAS  Google Scholar 

  21. Shan X. W., Chen H. D., Phys. Rev. E, 1994, 49, 2941

    Article  CAS  Google Scholar 

  22. Usta O. B., Butler J. E., Ladd A. J. C., Phys. Fluids, 2006, 18, 031703

    Article  CAS  Google Scholar 

  23. Xu A. G., Europhys. Lett., 2005, 69, 214

    Article  CAS  Google Scholar 

  24. Frenkel D., Smit B., Understanding Molecular Simulation: From Algorithms to Applications, Academic Press, New York, 2001

    Google Scholar 

  25. Rapaport D. C., The Art of Molecular Dynamics Simulation, Cambridge University Press, New York, 2004

    Book  Google Scholar 

  26. Hu T., Wang C. H., Wang M. T., Li C. M., Guo C. X., ACS Catal., 2021, 11, 14417

    Article  CAS  Google Scholar 

  27. Metropolis N., Rosenbluth A. W., Rosenbluth M. N., Teller A. H., Teller E., J. Chem. Phys., 1953, 21, 1087

    Article  CAS  Google Scholar 

  28. Wu Z. H., Kalogirou A., de Nicola A., Milano G., Mueller-Plathe F., J. Comput. Chem., 2021, 42, 6

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  29. Kubo A., Albin, J. M., Umeno Y., Polymer, 2019, 177, 84

    Article  CAS  Google Scholar 

  30. Xing J. Y., Li S., Ma L. J., Gao H. M., Liu H., Lu Z. Y., J. Chem. Phys., 2021, 154, 184903

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  31. Ge Z. H., Guan Z., He Y. N., Comput. Math. Appl., 2018, 76, 393

    Article  Google Scholar 

  32. Bian P. L., Schmauder S., Qing H., Compos. Struct., 2020, 245, 112337

    Article  Google Scholar 

  33. Cao Y. D., Romero J., Olson J. P., Degroote M., Johnson P. D., Kieferová M., Kivlichan I. D., Menke T., Peropadre B., Sawaya N. P. D., Sim S., Veis L., Aspuru-Guzik A., Chem. Rev., 2019, 119, 10856

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  34. Prezhdo O. V., Acc. Chem. Res., 2021, 54, 4239

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  35. Ilie I. M., Caflisch A., Chem. Rev., 2019, 119, 6956

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  36. Hsu H. P., Kremer K., J. Chem. Phys., 2019, 150, 091101

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  37. Bailey M. H. J., Wilson M., Comput. Struct. Biotechnol. J., 2021, 19, 1253

    Article  CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  38. Hagita K., Akutagawa K., Tominaga T., Jinnai H., Soft Matter, 2019, 15, 926

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  39. Nébouy M., Morthomas J., Fusco C., Baeza G. P., Chazeau L., Macromolecules, 2020, 53, 3847

    Article  CAS  Google Scholar 

  40. Tasche J., Sabattié E. F. D., Thompson R. L., Campana M., Wilson M. R., Macromolecules, 2020, 53, 2299

    Article  CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  41. Wen C. Y., Odle R., Cheng S. F., Macromolecules, 2021, 54, 143

    Article  CAS  Google Scholar 

  42. Joshi S. Y., Deshmukh S. A., Mol. Simulat., 2021, 47, 786

    Article  CAS  Google Scholar 

  43. Wang Y. L., Li Z. W., Liu H., Lu Z. Y., Prog. Phys., 2011, 31, 1

    Google Scholar 

  44. Wang J. H., Han Y. F., Xu Z. Y., Yang X. Z., Ramakrishna S., Liu Y., Macromol. Mater. Eng., 2021, 306, 2000724

    Article  CAS  Google Scholar 

  45. Bianco V., Locatelli E., Malgaretti P., Phys. Rev. Lett., 2018, 121, 217802

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  46. Schulz M., Dittmann J., Böl M., J. Mech. Phys. Solids, 2019, 130, 101

    Article  CAS  Google Scholar 

  47. Müller M., Daoulas K. C., Phys. Rev. Lett., 2011, 107, 227801

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  48. Zhao Y., De Nicola A., Kawakatsu T., Milano G., J. Comput. Chem., 2012, 33, 868

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  49. Ercolessi F., Adams J. B., Europhysics Lett., 1994, 26, 583

    Article  CAS  Google Scholar 

  50. Izvekov S., Parrinello M., Burnham C. J., Voth G. A., J. Chem. Phys., 2004, 120, 10896

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  51. Shell M. S., J. Chem. Phys., 2008, 129, 144108

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  52. Izvekov S., Voth G. A., J. Phys. Chem. B, 2005, 109, 2469

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  53. Lyubartsev A. P., Naômé A., Vercauteren D. P., Laaksonen A., J. Chem. Phys., 2015, 143, 243120

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  54. Reith D., Pütz M., Müller-Plathe F., J. Comput. Chem., 2003, 24, 1624

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  55. Marrink S. J., de Vries A. H., Mark A. E., J. Phys. Chem. B, 2004, 108, 750

    Article  CAS  Google Scholar 

  56. Marrink S. J., Tieleman D. P., Chem. Soc. Rev., 2013, 42, 6801

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  57. Deichmann G., van der Vegt N. F. A., J. Chem. Phys., 2018, 149, 244114

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  58. Hoogerbrugge P. J., Koelman J. M. V. A., Europhys. Lett., 1992, 19, 155

    Article  Google Scholar 

  59. Español P., Warren P., Europhys. Lett., 1995, 30, 191

    Article  Google Scholar 

  60. Groot R. D., Warren P. B., J. Chem. Phys., 1997, 107, 4423

    Article  CAS  Google Scholar 

  61. Young C. D., Sing C. E., J. Chem. Phys., 2019, 151, 124907

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  62. Lang P., Frey E., Nat. Commun., 2018, 9, 494

    Article  PubMed  CAS  PubMed Central  Google Scholar 

  63. Lamura A., Winkler R. G., Gompper G., J. Chem. Phys., 2021, 154, 224901

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  64. Milano G., Kawakatsu T., J. Chem. Phys., 2009, 130, 214106

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  65. Zhu Y. L., Lu Z. Y., Milano G., Shi A. C., Sun Z. Y., Phys. Chem. Chem. Phys., 2016, 18, 9799

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  66. Kolli H. B., de Nicola A., Bore S. L., Schafer K., Diezemann G., Gauss J., Kawakatsu T., Lu Z. Y., Zhu Y. L., Milano G., Cascella M., J. Chem. Theory Comput., 2018, 14, 4928

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  67. De Nicola A., Soares T. A., Santos D. E. S., Bore S. L., Sevink G. J. A., BBA-General Subjects, 2021, 1865, 129570

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  68. Wu Z. H., Milano G., Müller-Plathe F., J. Chem. Theory Comput., 2021, 17, 474

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  69. Zhu Y. L., Liu H., Li Z. W., Qian H. J., Milano G., Lu Z. Y., J. Comput. Chem., 2013, 34, 2197

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  70. Zhu Y. L., Pan D., Li Z. W., Liu H., Qian H. J., Zhao Y., Lu Z. Y., Sun Z. Y., Mol. Phys., 2018, 116, 1065

    Article  CAS  Google Scholar 

  71. Chen T., Qian H. J., Zhu Y. L., Lu Z. Y., Macromolecules, 2015, 48, 2751

    Article  CAS  Google Scholar 

  72. Niu W. W., Zhu Y. L., Wang R., Lu Z. Y., Liu X. K., Sun J. Q., ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020, 12, 30805

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  73. Gao H. M., Zhao L., Liu K., Lu Z. Y., J. Phys. Chem. Lett., 2021, 12, 2340

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  74. Liu H., Zhu Y. L., Lu Z. Y., Müller-Plathe F., J. Comput. Chem., 2016, 37, 2634

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  75. Li Z. W., Zhu Y. L., Lu Z. Y., Sun Z. Y., Soft Matter, 2016, 12, 741

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  76. Li Z. W., Zhu Y. L., Lu Z. Y., Sun Z. Y., Soft Matter, 2018, 14, 7625

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  77. Chen L. J., Qian H. J., Lu Z. Y., Li Z. S., Sun C. C., J. Phys. Chem. B, 2006, 110, 24093

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  78. Xu D., Ni C. Y., Zhu Y. L., Lu Z. Y., Xue Y. H., Liu H., J. Chem. Phys., 2018, 148, 024901

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  79. Stuart M. A. C., Huck W. T. S., Genzer J., Müller M., Ober C., Stamm M., Sukhorukov G. B., Szleifer I., Tsukruk V. V., Urban M., Winnik F., Zauscher S., Luzinov I., Minko S., Nat. Mater., 2010, 9, 101

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  80. Mai Y. Y., Eisenberg A., Chem. Soc. Rev., 2012, 41, 5969

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  81. Huang C. H., Zhu Y. Y., Man X. K., Phys. Rep., 2021, 932, 1

    Article  CAS  Google Scholar 

  82. Li L., Liu X., Pal S., Wang S. L., Ober C. K., Giannelis E. P., Chem. Soc. Rev., 2017, 46, 4855

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  83. Lépinay S., Ianoul A., Albert J., Talanta, 2014, 128, 401

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  84. Paloni J. M., Olsen B. D., ACS Appl. Polym. Mater., 2020, 2, 1114

    Article  CAS  Google Scholar 

  85. Yao C., Tang J. P., Zhu C. X., Yang S., Tang H., Dong L. X., Zhang C. Z., Tang Q. Y., Liu P. F., Yang D. Y., Nano Today, 2022, 42, 101352

    Article  CAS  Google Scholar 

  86. Ahmed M. T., Morshed M. N., Farjana S., An S. K., New J. Chem., 2020, 44, 12122

    Article  CAS  Google Scholar 

  87. Li L., Li W. H., Giant, 2021, 7, 100065

    Article  CAS  Google Scholar 

  88. Xu P. F., Gao L., Cai C. H., Lin J. P., Wang, L. Q., Tian X. H., Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 14281

    Article  CAS  Google Scholar 

  89. Hamley I. W., Prog. Polym. Sci., 2009, 34, 1161

    Article  CAS  Google Scholar 

  90. Li W. H., Gu X. Y., Mol. Syst. Des. Eng., 2021, 6, 355

    Article  CAS  Google Scholar 

  91. Dai X. B., Zhang X. Y., Gao L. J., Yan L. T., Acta Polymerica Sinica, 2021, 52, 1076

    Google Scholar 

  92. Hou W. M., Feng Y., Li B. H., Zhao H. Y., Macromolecules, 2018, 51, 1894

    Article  CAS  Google Scholar 

  93. Deng Z. X., You X., Yuan B., Yang K., Giant, 2021, 8, 100071

    Article  CAS  Google Scholar 

  94. Du F. F., Qiao B. F., Nguyen T. D., Vincent M. P., Bobbala S., Yi S. J., Lescott C., Dravid V. P., Olvera de la Cruz M., Scott E. A., Nat. Commun., 2020, 11, 4896

    Article  CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  95. Xu B. L., Qi S. H., Jin M. M., Cai X. Y., Lai L. F., Sun Z. T., Han X. G., Lin Z. F., Shao H., Peng P., Xiang Z. H., ten Elshof J. E., Tan R., Liu C., Zhang Z. X., Duan X. C., Ma J. M., Chinese Chem. Lett., 2019, 30, 2053

    Article  CAS  Google Scholar 

  96. Springer M. A., Liu T. J., Kuc A., Heine T., Chem. Soc. Rev., 2020, 49, 2007

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  97. Sakamoto J., van Heijst J., Lukin O., Schlüter A. D., Angew. Chem. Int. Ed., 2009, 48, 1030

    Article  CAS  Google Scholar 

  98. Servalli M., Schlüter A. D., Annu. Rev. Mater. Res., 2017, 47, 361

    Article  CAS  Google Scholar 

  99. Côté A. P., Benin A. I., Ockwig N. W., O’Keeffe M., Matzger A. J., Yaghi O. M., Science, 2005, 310, 1166

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  100. Wang Z. F., Zhang S. N., Chen Y., Zhang Z. J., Ma S. Q., Chem. Soc. Rev., 2020, 49, 708

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  101. Bhola R., Payamyar P., Murray D. J., Kumar B., Teator A. J., Schmidt M. U., Hammer S. M., Saha A., Sakamoto J., Schlüter A. D., King B. T., J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 14134

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  102. Bisbey R. P., Dichtel W. R., ACS Cent. Sci., 2017, 3, 533

    Article  CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  103. Zhu Y. L., Zhao H. Y., Fu C. L., Li Z. W., Sun Z. Y., Lu Z. Y., J. Phys. Chem. Lett., 2020, 11, 9952

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  104. Zhu Y. L., Fu C. L., Li Z. W., Sun Z. Y., J. Phys. Chem. Lett., 2020, 11, 179

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  105. Zhu Y. L., Zhao H. Y., Fu C. L., Li Z. W., Sun Z. Y., Nanoscale, 2020, 12, 22107

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  106. Li Y., Gao H. M., Yu H., Jiang K., Yu H., Yang Y., Song Y., Zhang W. K., Shi H. C., Lu Z. Y., Liu K., Sci. Adv., 2019, 5, eaaw9120

    Article  CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  107. Chen T., Amin I., Jordan R., Chem. Soc. Rev., 2012, 11, 3280

    Article  CAS  Google Scholar 

  108. Carbonell C., Valles D., Wong A. M., Carlini A. S., Touve M. A., Korpanty J., Gianneschi N. C., Braunschweig A. B., Nat. Commun., 2020, 11, 1244

    Article  CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  109. Zhang K., Gao H. M., Xu D., Lu Z. Y., Soft Matter, 2019, 15, 890

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  110. Yang T. H., Shi Y. F., Janssen A., Xia Y. N., Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 15378

    Article  CAS  Google Scholar 

  111. Jackson A. M., Hu Y., Silva P. J., Stellacci F., J. Am. Chem. Soc., 2006, 128, 11135

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  112. Stirling J. L., Lekkas I., Sweetman A., Djuranovic P., Guo Q. M., Pauw B., Granwehr J., Levy R., Moriarty P., PLoS ONE, 2014, 9, e108482

    Article  PubMed  CAS  PubMed Central  Google Scholar 

  113. Ong Q. K., Stellacci F., PLoS ONE, 2015, 10, e0135594

    Article  PubMed  CAS  PubMed Central  Google Scholar 

  114. Gao H. M., Liu H., Zhang R., Lu Z. Y., J. Phys. Chem. B, 2019, 123, 10311

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  115. Wong C. K., Chen F., Walther A., Stenzel M. H., Angew. Chem., Int. Ed., 2019, 58, 7335

    Article  CAS  Google Scholar 

  116. Ortel E., Sokolov S., Zielke C., Lauermann I., Selve S., Weh K., Paul B., Polte J., Kraehnert R., Chem. Mater., 2012, 24, 3828

    Article  CAS  Google Scholar 

  117. Anker J. N., Hall W. P., Lyandres O., Shah N. C., Zhao J., Van Duyne R. P., Nat. Mater., 2008, 7, 442

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  118. Choueiri R. M., Galati E., Thérien-Aubin H., Klinkova A., Larin E. M., Querejeta-Fernández A., Han L. L., Xin H. L., Gang O., Zhulina E. B., Rubinstein M., Kumacheva E., Nature, 2016, 538, 79

    Article  CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  119. Yu L., Shi R., Qian H. J., Lu Z. Y., Phys. Chem. Chem. Phys., 2019, 21, 1417

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  120. Yu L., Zhang N., Zhang N. N., Gu Q. Q., Xue Y., Wang Y. X., Han C. L., Liu K., Sun Z. Y., Qian H. J., Lu Z. Y., J. Phys. Chem. Lett., 2021, 12, 7100

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  121. Blaaderen A. V., Science, 2003, 301, 470

    Article  PubMed  Google Scholar 

  122. Yi C. L., Liu H., Zhang S. Y., Yang Y. Q., Zhang Y., Lu Z. Y., Kumacheva E., Nie Z. H., Science, 2020, 369, 1369

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  123. Wu J. D., Zheng Z., Chong Y. Y., Li X. C., Pu L. Y., Tang Q. Y., Yang L., Wang X. H., Wang F. Q., Liang G. L., Adv. Mater., 2018, 30, 1805018

    Article  CAS  Google Scholar 

  124. Nguyen M., Qiu Y. Q., Vaikuntanathan S., Annu. Rev. Condens. Matter Phys., 2021, 12, 273

    Article  CAS  Google Scholar 

  125. Fu Q. R., Li Z., Fu F. F., Chen X. Y., Song J. B., Yang H. H., Nano Today, 2021, 36, 101014

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  126. Zheng Z., Chen P. Y., Xie M. L., Wu C. F., Luo Y. F., Wang W. T., Jiang J., Liang G. L., J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 11128

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  127. Shen B. W., Zhu Y. L., Kim Y. J., Zhou X. B., Sun H. N., Lu Z. Y., Lee M., Nat. Commun., 2019, 10, 1080

    Article  PubMed  CAS  PubMed Central  Google Scholar 

  128. Long D. R., Conca L., Sotta P., Phys. Rev. Mater., 2018, 2, 105601

    Article  Google Scholar 

  129. Glova A. D., Falkovich S. G., Dmitrienko D. I., Lyulin A. V., Larin S. V., Nazarychev V. M., Karttunen M., Lyulin S. V., Macromolecules, 2018, 51, 552

    Article  CAS  Google Scholar 

  130. Hao Z. W., Ghanekarade A., Zhu N. T., Randazzo K., Kawaguchi D., Tanaka K., Wang X. P., Simmons D. S., Priestley R. D., Zuo B., Nature, 2021, 596, 372

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  131. Müller-Plathe F., ChemPhysChem, 2002, 3, 754

    Article  Google Scholar 

  132. Peter C., Kremer K., Soft Matter, 2009, 5, 4357

    Article  CAS  Google Scholar 

  133. Paul W., Smith G. D., Rep. Prog. Phys., 2004, 67, 1117

    Article  CAS  Google Scholar 

  134. Lyulin A. V., Balabaev N. K., Michels M. A. J., Macromolecules, 2003, 36, 8574

    Article  CAS  Google Scholar 

  135. Lyulin A. V., Michels M. A. J., Macromolecules, 2002, 35, 1463

    Article  CAS  Google Scholar 

  136. Krushev S., Paul W., Smith G. D., Macromolecules, 2002, 35, 4198

    Article  CAS  Google Scholar 

  137. Krushev S., Paul W., Phys. Rev. E, 2003, 67, 021806

    Article  CAS  Google Scholar 

  138. Paul W., Bedrov D., Smith G. D., Phys. Rev. E, 2006, 74, 021501

    Article  CAS  Google Scholar 

  139. Xie S. J., Qian H. J., Lu Z. Y., J. Chem. Phys., 2012, 137, 244903

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  140. Xie S. J., Qian H. J., Lu Z. Y., J. Chem. Phys., 2014, 140, 044901

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  141. Xie S. J., Qian H. J., Lu Z. Y., Polymer, 2015, 56, 545

    Article  CAS  Google Scholar 

  142. Xie S. J., Qian H. J., Lu Z. Y., J. Chem. Phys., 2015, 142, 074902

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  143. Hung J. H., Patra T. K., Meenakshisundaram V., Mangalara J. H., Simmons D. S., Soft Matter, 2019, 15, 1223

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  144. Baschnagel J., Varnik F., J. Phys.: Condens. Matter, 2005, 17, R851

    CAS  Google Scholar 

  145. Everaers R., Karimi-Varzaneh H. A., Fleck F., Hojdis N., Svaneborg C., Macromolecules, 2020, 53, 1901

    Article  CAS  Google Scholar 

  146. Bulacu M., van der Giessen E., Phys. Rev. E, 2007, 76, 011807

    Article  CAS  Google Scholar 

  147. Bernabei M., Moreno A. J., Colmenero J., Phys. Rev. Lett., 2008, 101, 255701

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  148. Li S. J., Xie S. J., Li Y. C., Qian H. J., Lu Z. Y., Phys. Rev. E, 2016, 93, 012613

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  149. Schoenholz S. S., Cubuk E. D., Sussman D. M., Kaxiras E., Liu A. J., Nat. Phys., 2016, 12, 469

    Article  CAS  Google Scholar 

  150. Wang Y. C., Gu K. C., Monnier X., Jeong H., Chowdhury M., Cangialosi D., Loo Y. L., Priestley R. D., ACS Macro Lett., 2019, 8, 1115

    Article  CAS  Google Scholar 

  151. Popov I., Carroll B., Bocharova V., Genix A. C., Cheng S. W., Khamzin A., Kisliuk A., Sokolov A. P., Macromolecules, 2020, 53, 4126

    Article  CAS  Google Scholar 

  152. Winkler R., Unni A. B., Tu W. K., Chat K., Adrjanowicz K., J. Phys. Chem. B, 2021, 125, 5991

    Article  CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  153. Li S. J., Qian H. J., Lu Z. Y., Soft Matter, 2019, 15, 4476

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  154. Li S. J., Qian H. J., Lu Z. Y., Phys. Chem. Chem. Phys., 2019, 21, 15888

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  155. Mishra A., Ferhan A. R., Ho C. M. B., Lee J., Kim D. H., Kim Y. J., Yoon Y. J., Int. J. of Precis. Eng. and Manuf.-Green Tech., 2021, 8, 945

    Article  Google Scholar 

  156. Zhang B., Chen X., Lu W. C., Zhang Q. M., Bernholc J., Nanoscale, 2021, 13, 10933

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  157. Jambhulkar S., Xu W. H., Ravichandran D., Prakash J., Kannan A. N. M., Song K., Nano Lett., 2020, 20, 3199

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  158. Shi R., Qian H. J., Lu Z. Y., Phys. Chem. Chem. Phys., 2019, 21, 7115

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  159. Shi R., Qian H. J., Lu Z. Y., Phys. Chem. Chem. Phys., 2017, 19, 16524

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  160. Shi R., Qian H. J., Lu Z. Y., Macromolecules, 2019, 52, 7353

    Article  CAS  Google Scholar 

  161. Frisch H., Menzel J. P., Bloesser F. R., Marschner D. E., Mundsinger K., Barner-Kowollik C., J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 9551

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  162. Verde-Sesto E., Blazquez-Martin A., Pomposo J. A., Polymers, 2019, 11, 1903

    Article  CAS  PubMed Central  Google Scholar 

  163. Hoffmann J. F., Roos A. H., Schmitt F. J., Hinderberger D., Binder W. H., Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 7820

    Article  CAS  Google Scholar 

  164. Carroll B., Bocharova V., Carrillo J. M. Y., Kisliuk A., Cheng S. W., Yamamoto U., Schweizer K. S., Sumpter B. G., Sokolov A. P., Macromolecules, 2018, 51, 2268

    Article  CAS  Google Scholar 

  165. Cheng S., Xie S. J., Carrillo J. M. Y., Carroll B., Martin H., Cao P. F., Dadmun M. D., Sumpter B. G., Novikov V. N., Schweizer K. S., Sokolov A. P., ACS Nano, 2017, 11, 752

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  166. Carroll B., Cheng S., Sokolov A. P., Macromolecules, 2017, 50, 6149

    Article  CAS  Google Scholar 

  167. Ge S. R., Samanta S., Tress M., Li B., Xing K., Dieudonné-George P., Genix A. C., Cao P. F., Dadmun M., Sokolov A. P., Macromolecules, 2021, 54, 4246

    Article  CAS  Google Scholar 

  168. Mackay M. E., Tuteja A., Duxbury P. M., Hawker C. J., Van Horn B., Guan Z. B., Chen G. H., Krishnan R. S., Science, 2006, 311, 1740

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  169. Mackay M. E., Dao T. T., Tuteja A., Ho D. L., Van Horn B., Kim H. C., Hawker C. J., Nat. Mater., 2003, 2, 762

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  170. Tuteja A., Mackay M. E., Narayanan S., Asokan S., Wong M. S., Nano Lett., 2007, 7, 1276

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  171. Tuteja A., Mackay M. E., Hawker C. J., van Horn B., Macromolecules, 2005, 38, 8000

    Article  CAS  Google Scholar 

  172. Tuteja A., Duxbury P. M., Mackay M. E., Macromolecules, 2007, 40, 9427

    Article  CAS  Google Scholar 

  173. Chen T., Zhao H. Y., Shi R., Lin W. F., Jia X. M., Qian H. J., Lu Z. Y., Zhang X. X., Li Y. K., Sun Z. Y., Nat. Commun., 2019, 10, 5552

    Article  CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  174. Zhu J. L., Chu M., Chen Z. W., Wang L. Q., Lin J. P., Du L., Chem. Mater., 2020, 32, 4527

    Article  CAS  Google Scholar 

  175. Zhao S. C., Cai T. Y., Zhang L. S., Li W. H., Lin J. P., ACS Macro. Lett., 2021, 10, 598

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  176. Zhu M. X., Song H. G., Yu Q. C., Chen J. M., Zhang H. Y., Int. J. Heat Mass Transf., 2020, 162, 120381

    Article  CAS  Google Scholar 

  177. Yang H., Zhang Z. T., Zhang J. C., Zeng X. C., Nanoscale, 2018, 10, 19092

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  178. Wei H., Zhao S. S., Rong Q. Y., Bao H., Int. J. Heat Mass Transf., 2018, 127, 908

    Article  Google Scholar 

  179. Chen G., Tao L., Li Y., Polymers, 2021, 13, 1898

    Article  CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  180. Chandrasekaran A., Kim C., Venkatram S., Ramprasad R., Macromolecules, 2020, 53, 4764

    Article  CAS  Google Scholar 

Download references

Acknowledgements

This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (Nos.21833008, 21873040, 22133002, 22003019 and 22103028).

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Corresponding authors

Correspondence to Hujun Qian or Zhongyuan Lu.

Additional information

Conflicts of Interest

The authors declare no conflicts of interest.

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Check for updates. Verify currency and authenticity via CrossMark

Cite this article

Gao, H., Shi, R., Zhu, Y. et al. Coarse-grained Dynamics Simulation in Polymer Systems: from Structures to Material Properties. Chem. Res. Chin. Univ. 38, 653–670 (2022). https://doi.org/10.1007/s40242-022-2080-3

Download citation

  • Received:

  • Accepted:

  • Published:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/s40242-022-2080-3

Keywords

Navigation