自限制扭曲束组装的手性与非手性机制

本文提出了丝状与柱状扭曲束自限制组装的广义理论。束与纤维在从生物到合成材料的广泛超分子系统中形成。一个被广泛援引的、用以解释其有限直径的机制依赖于手性从分子组分向组装体集体扭曲的传递，该效应阻碍了横向组装并可选定束的平衡有限直径。本文分析了扭曲束组装的热力学，以理解手性传递对于自限制是否必要，或者相反，自发扭曲的非手性束是否也表现出自限制组装。针对从向列相到结晶态的各种束内有序状态，给出了扭曲所施加弹性代价的广义描述，以及产生扭曲的通用机制，该机制既按手性也按丝间排列扭曲磁化率分类。该理论提供了一组关于束的平衡扭曲与尺寸随表面能以及束的手性、扭曲磁化率和弹性的变化的全面预测。此外，它表明虽然自发扭曲可导致自限制，但扭曲非手性束的组装在平衡尺寸范围及相对于块体（未扭曲）态的热力学稳定性方面可定性区分。