三重扭曲莫比乌斯带的沉降动力学：几何与拓扑

手性物体引起了包括数学、晶体学、化学和生物学在内的多个学科科学家的兴趣。莫比乌斯带作为一种标志性的手性结构，可以通过将条带两端连接并在连接前施加奇数次扭曲制成。传统上，扭曲方向决定了其在流体中沉降时的旋转行为。在此，我们展示了对具有三重旋转对称性的三重扭曲莫比乌斯带的实验和计算研究，挑战了这一普遍认知。我们探索了三种具有不同曲率的带型，每种均由其构建方法定义。实验观察表明，所有三种类型的带在沉降过程中均沿轴向排列并表现出旋转运动。令人惊讶的是，仅对于一种类型的带，其旋转方向（手性流体动力学响应）偏离了预期；它不仅由扭曲方向决定，还随带的纵横比变化。数值模拟证实了这一观察结果，对每种类型带的阻力张量的深入分析揭示了这种转变的可能原因。我们提出，流体诱导阻力的变化结合惯性效应是这一现象的基础。我们的研究挑战了现有关于手性物体流体动力学的知识，丰富了我们对复杂流体动力学的理解。此外，它在不同领域提供了变革潜力，有望推动混合、分离过程及创新被动游泳者的发展。