有限温度下的折叠机制

折叠机制是零弹性能运动，对于折纸、连杆、可重构超材料与机器人结构的展开至关重要。本文中，我们确定了当此类结构被微型化以至于热涨落不可忽略时，折叠机制的命运。首先，我们提出了几何与拓扑设计策略，旨在最小化通常会阻碍微尺度运动学机制的杂散热垒。我们的发现在一个具有拓扑保护机制的准一维连杆结构的背景下得到阐明。然而，热涨落也可被利用来有意地将可重构超材料锁定于完全展开构型，这一过程令人联想到磁系统中由无序导致有序的相变。我们证明，该效应导致某些拓扑力学结构在压强上表现出突变——这是有限温度下底层拓扑不变量的体相特征。最后我们讨论了非谐修正，以及我们的工作对 DNA 折纸器件与分子机器人工程化的潜在应用。