控制双组分胶体膜的形状与拓扑

自组装膜几何与拓扑的变化是细胞生物学和工程中多种过程的基础。类似于脂质双分子层，单分子层胶体膜具有面内类流体动力学和面外弯曲弹性。它们开放的边缘和微米长度尺度提供了一个易于处理的系统，用于研究膜组装与重构的平衡能量学和动态路径。在此，我们发现用短的可混溶棒掺杂胶体膜可将圆盘形膜转变为具有复杂边缘结构的鞍形表面。鞍形膜可很好地由 Enneper 极小曲面近似。理论建模表明，其形成由正高斯模量的增加所驱动，而后者又由短棒的比例控制。鞍形表面的进一步合并导致多种拓扑不同的结构，包括悬链面、三连通面、四连通面及更高阶结构。在长时间尺度上，我们观察到跨系统的海绵状相的形成。胶体膜的独特特征实时揭示了伴随合并路径的拓扑转变。我们通过使膜形状响应外部刺激来增强这些膜的功能性。我们的结果展示了控制薄弹性片形状与拓扑的新路径——一条由组分异质性引起的涌现弹性所驱动的路径。