手性丝状体中依赖于应变的扭转-拉伸弹性

轴向与扭转自由度之间的耦合常常改变天然和合成丝状聚集体的构象与表达。近期关于手性单壁碳纳米管和 B-DNA 的研究揭示了在大应变下扭转-拉伸耦合符号的反转。这两种不同的超分子组装体在大应变下响应的相似性，表明了一种根本的、依赖于手性的非线性弹性行为。在此，我们利用基于能量的理论框架和模型模拟，探寻非线性微观起源与有效扭转-拉伸耦合之间的联系。我们的分析揭示了变形能量学与耦合符号之间敏感的相互作用，突出了决定这些耦合符号与程度的稳健设计原则。自然界已经利用这些设计原则来动态构建此类耦合，这些原则在生物学和技术中的机械耦合驱动、推进和传输方面具有广泛的意义。