匸性气泡与球对称性的破缺

在可变形闭合曲面上 nematic 阶的涌现在主动生物物质的形态形成中发挥关键作用，例如水母的再生。本文构建了一个连续模型，将描述平面内 nematic 排序的二维 Landau-de Gennes 阶张量与质量守恒、可变形球形壳的力学相耦合。通过考察由温度降低驱动的各向同性到 nematic 相变（模拟 actomyosin 纤维中 nematic 秩序的自然诱导），我们进行线性和弱非线性分支分析。nematic 排序的发生会自发破坏球对称性，产生由壳可变形性支配的不同平衡形态。轴对称配置包含两个 +1 缺陷位于极点，通过 discontinuous 分支产生，导致全球稳定的 prolate 形态，同时伴随一个 metastable 的 oblate 形态。非轴对称配置包含四个 +1/2 缺陷以正方形形式出现，通过 continuous 分支产生。壳的软化驱动转变的初级特性，而在刚性无限极限下所有分支均为 continuous。整数缺陷与局部质量重新分配强耦合，表现为壳的变薄或变厚；而半整数缺陷则不引起局部变形。这一发现为理解生物脂囊的体轴形成及缺陷介导的形态变形提供了纯机械框架。