Curvature-Regulated Multiphase Patterns in Tori

环面 高斯曲率 曲率 多稳态 物理 环面 壳体(结构) 无量纲量 不稳定性 双稳态 缩放比例 机械 图案形成 旋节 相图 统计物理学 拓扑(电路) 相(物质) 几何学 材料科学 非线性系统 数学 等离子体 量子力学 生物 复合材料 遗传学 组合数学
作者
Ting Wang,Zhijun Dai,Michel Potier‐Ferry,Fan Xu
出处
期刊:Physical Review Letters [American Physical Society]
卷期号:130 (4) 被引量:18
标识
DOI:10.1103/physrevlett.130.048201
摘要

Biological functions in living systems are closely related to their geometries and morphologies. Toroidal structures, which widely exist in nature, present interesting features containing positive, zero, and negative Gaussian curvatures within one system. Such varying curvatures would significantly affect the growing or dehydrating morphogenesis, as observed in various intricate patterns in abundant biological structures. To understand the underlying morphoelastic mechanism and to determine the crucial factors that govern the patterning in toroidal structures, we develop a core-shell model and derive a scaling law to characterize growth- or dehydration-induced instability patterns. We find that the eventual patterns are mainly determined by two dimensionless parameters that are composed of stiffness and curvature of the system. Moreover, we construct a phase diagram showing the multiphase wrinkling pattern selection in various toroidal structures in terms of these two parameters, which is confirmed by our experimental observations. Physical insights into the multiphase transitions and existence of bistable modes are further provided by identifying hysteresis loops and the Maxwell equal-energy conditions. The universal law for morphology selection on core shell structures with varying curvatures can fundamentally explain and precisely predict wrinkling patterns of diverse toroidal structures, which may also provide a platform to design morphology-related functional surfaces.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
昱昱完成签到 ,获得积分10
2秒前
yunna_ning完成签到,获得积分10
4秒前
白眉苏发布了新的文献求助10
4秒前
橙子完成签到 ,获得积分10
6秒前
珍惜完成签到,获得积分10
7秒前
夏木南生完成签到 ,获得积分10
17秒前
荔枝完成签到 ,获得积分10
22秒前
24秒前
yutang完成签到 ,获得积分10
27秒前
三磷酸腺苷完成签到 ,获得积分10
30秒前
喏晨完成签到 ,获得积分10
36秒前
redamancy完成签到 ,获得积分10
37秒前
shw完成签到,获得积分10
37秒前
葶ting完成签到 ,获得积分10
38秒前
39秒前
abc完成签到 ,获得积分10
44秒前
Yang应助虞无声采纳,获得10
48秒前
zcg完成签到,获得积分10
52秒前
闲人不贤完成签到,获得积分10
52秒前
完美采梦完成签到 ,获得积分10
54秒前
何世通完成签到 ,获得积分10
59秒前
后浪完成签到 ,获得积分10
1分钟前
我住隔壁我姓王完成签到,获得积分10
1分钟前
纯真的雁山完成签到,获得积分10
1分钟前
笑点低的如凡完成签到,获得积分10
1分钟前
《子非鱼》完成签到,获得积分10
1分钟前
务实的绝悟完成签到,获得积分10
1分钟前
Betty完成签到 ,获得积分10
1分钟前
xmhxpz完成签到,获得积分10
1分钟前
gYang完成签到,获得积分10
1分钟前
guan完成签到,获得积分10
1分钟前
Li完成签到 ,获得积分10
1分钟前
独特的忆彤完成签到 ,获得积分10
1分钟前
liuxuan发布了新的文献求助10
1分钟前
Owen应助南城雨落采纳,获得10
1分钟前
yi完成签到 ,获得积分10
1分钟前
xyzlancet完成签到,获得积分10
1分钟前
酷炫的红牛完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
聆琳完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
LNG地下式貯槽指針(JGA指-107) 1000
LNG地上式貯槽指針 (JGA指 ; 108) 1000
Impact of Mitophagy-Related Genes on the Diagnosis and Development of Esophageal Squamous Cell Carcinoma via Single-Cell RNA-seq Analysis and Machine Learning Algorithms 900
QMS18Ed2 | process management. 2nd ed 600
LNG as a marine fuel—Safety and Operational Guidelines - Bunkering 560
Exploring Mitochondrial Autophagy Dysregulation in Osteosarcoma: Its Implications for Prognosis and Targeted Therapy 526
Full waveform acoustic data processing 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 材料科学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 免疫学 细胞生物学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2937339
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2593965
关于积分的说明 6986099
捐赠科研通 2237324
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1188188
版权声明 589991
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 581651