在生物分子动力学研究中，聚合物为何能产生定向运动一直是个难题；传统理论认为，只有人为引入活性力的方向性关联，系统才会出现持续定向运动；但在许多生物系统里，驱动往往表现为各向同性的随机波动，这使两者在理论上难以自洽。维也纳大学Jan Smrek教授团队通过一项创新研究，对这个问题给出了新的解释。研究团队提出的活性-被动嵌段共聚物模型显示：当链段浓度达到临界值后，仅依靠高温片段与低温片段之间波动幅度的差异，在不施加任何外部方向性干预的情况下，体系也能自发产生持续的定向运动。其根源在于拓扑约束环境下链末端熵力处于非平衡状态——高温片段的更强波动形成“熵力优势”——类似拔河中占优的一方——进而带动整条聚合物链沿某一方向移动。分子动力学模拟深入证实：在由不可穿透障碍物构成的网格环境中，聚合物的运动速度与温度差呈明显线性关系（v∝ΔT），并与网格尺寸成反比（v∝1/a）。更深入的分析发现，扩散系数D与轮廓速度v及网格单元单体数Ne之间存在清晰的标度关系（D~vNe b²）。这一关系也通过质心位移测量得到验证，支持了模型与推导的可靠性。该研究的意义主要体现在三点：第一，提出了由熵力驱动的定向运动机制，为解释生物体系中常见的自发定向现象提供了新思路；第二，建立的标度关系为定量分析致密聚合物体系的动力学行为提供了可用框架；第三，揭示了网格尺度对运动的可控作用，为人工调节分子运动提供了明确参数。就应用前景而言，这项基础研究有望推动染色质构象调控、细胞骨架动力学等问题的研究。研究人员指出，类似机制可能存在于多类生物大分子体系中，未来也可能在分子马达设计与智能材料开发等方向形成应用。
从随机到有序，是非平衡科学长期关注的问题。这项关于聚合物“熵拔河”的研究表明：当结构约束足够强、波动差异足够大，体系即使没有外部指令，也能自发产生方向性与效率。下一步值得关注的是，如何将这种自发整流规律转化为可验证的实验结果、可设计的材料功能，并用于解释更接近真实环境的生物过程。