扭转作用下弹性杆非均匀双螺旋的形成
软凝聚态物质
2016-12-09 v1
摘要
受扭长丝自发形成双螺旋的现象普遍且重要。例如，对 DNA 超螺旋的研究有助于理解 DNA 的复制与转录。类似的双螺旋也可出现在聚合物链、碳纳米管纱线、电缆、电话线等结构中。我们注意到，由自接触引起的表面摩擦可产生非均匀双螺旋。因此，本文提出了一个理想模型来研究扭矩作用下弹性杆双螺旋的形成。利用变分法导出了对光滑表面和粗糙表面情形均适用的一般平衡条件。在此基础上，通过施加进一步约束，分别详细研究了光滑表面和粗糙表面情形。此外，该模型表明，扭转和松弛杆的具体过程能够决定表面摩擦，从而影响粗糙表面杆所形成的双螺旋构型。基于此原理，本文提出并演示了一种制造具有预设构型双螺旋的方法。最后，通过实验验证了该模型，且实验结果与理论吻合良好。
引用
@article{arxiv.1609.07856,
title = {Formation of Non-uniform Double Helices for Elastic Rods under Torsion},
author = {Hongyuan Li and Shumin Zhao and Minggang Xia and Siyu He and Qifan Yang and Yuming Yan and Hanqiao Zhao},
journal= {arXiv preprint arXiv:1609.07856},
year = {2016}
}
备注
31 pages, 14 figures