形态发生与均衡生长：耦合扩散表面生长的有限元研究
软凝聚态物质
2020-12-30 v1 应用物理
摘要
对自然系统中形态的自发演化及其通过均衡生长得以保持进行建模仍是一项重大科学挑战。然而可以设想，若考虑到生长的基本机制以及协调其功能的耦合动力学定律，一个最小理论模型便可能展现类似的生长行为。表面生长——一种在物体边界上添加或移除物质的机制——的普遍性，推动了能够捕捉支配它的扩散耦合动力学的理论模型的发展。然而，由于其复杂性，这些模型的应用仅限于简化几何。在本文中，我们克服这些复杂性，开发了一个有限元框架，以研究在均匀平坦基底上形成的有限体的扩散耦合生长与形态发生。我们发现，在这一简化的生长设定中，演化体展现出一系列截然不同的生长阶段，令人联想到自然系统，并且是在无任何外部施加的调节或协调下自发出现的。本工作所发展的计算框架可作为未来能够考虑任意几何设定中生长的模型之基础，并能够阐明协调自然世界生长与形态发生的基本物理定律。
引用
@article{arxiv.2005.10747,
title = {Morphogenesis and proportionate growth: A finite element investigation of surface growth with coupled diffusion},
author = {Virginia von Streng and Rami Abi-Akl and Bianca Giovanardi and Tal Cohen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.10747},
year = {2020}
}