曲面上二元混合物的热力学平衡

我们研究曲率对限制在闭曲面上的二维二元混合物的自由能景观的全局影响。从基于对称性考虑和守恒定律构建的通用有效自由能出发，我们确定了若干与模型无关的现象，例如曲率依赖的线张力以及双节线浓度的局部偏移。为了阐明有效自由能中出现的唯象参数的起源，我们进一步基于二维 Ising 模型的弯曲空间推广，构建了非平凡基底上二元混合物的晶格气体模型。这使我们能够将混合物局部浓度与基底曲率之间的相互作用分解为四种不同的贡献，其结果是相图分裂为临界子图。所得到的自由能景观可以容许强非均匀混合相作为稳定平衡，我们在临界温度以下将其称为反混合态。我们用现实弯曲晶格上的相场数值模拟证实了我们的半解析发现。尽管这项工作主要由近期多组分脂质体由胶体支架支撑的实验观察所推动，我们的结果适用于限制在任意几何闭曲面上的任何二元混合物。