奇晶体的异常晶粒动力学与晶粒 locomotion

受奇异弹性响应支配的晶体或多晶体系统已知会表现出涉及拓扑缺陷的自驱动动力学特征，伴随手性晶体的自发自旋。要阐明并控制其背后的机制，需要跨尺度的研究。我们发展了一种将微观尺度与中观尺度相连接的类型方法，形式为一种包含横向相互作用的相场晶体模型。这种连续密度场理论具有二维奇偶性破缺和奇异弹性，并能产生与最近实验和基于粒子的模拟的活跃和活体手性晶体相符的各种有趣现象，包括自旋晶体、晶位自驱动和增殖，以及多晶体的碎片化。我们识别出一种由自生成表面奇异应力引发的 distinct 类型表面尖端不稳定性，导致单晶晶粒的自裂。这一机制对于奇晶体各种异常晶粒动力学的发生至关重要，特别是对于自旋奇晶体从正常向逆 Ostwald 熔化的过渡，以及随横向相互作用强度增加在具有自旋奇晶体的动态多晶体状态下从晶粒熔化向晶粒自碎片化的过渡的预测。我们还展示了可以通过变化横向相互作用来操控单晶晶粒的动力学。这使得可以引导所需的晶粒 locomotion 路径，并控制晶粒自旋、自滚和自平移之间的过渡。我们的结果为设计和控制活跃奇异弹性材料的结构和动力学属性提供了见解。