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形状梯度和经典曲率梯度:微/纳米曲面上的驱动力。 (英语) Zbl 1241.31010号

摘要:最近的实验和分子动力学模拟表明,锥形表面上的粘附液滴可以自发地定向移动。此外,这种自发的定向运动和锥面的亲水性和疏水性无关。针对这一重要现象,从微纳力学在曲面上的几何化角度给出了一般的理论解释。在微/纳米软曲面的外部力学中,我们揭示了曲率及其外部梯度是曲面空间的驱动力。本文主要研究微/纳米硬曲面的本征力学以及自发运动和定向运动的实验。基于粒子对势,研究了孤立粒子与微/纳米硬曲面的相互作用,分析了粒子与硬曲面相互作用的几何基础。得到了以下结果:(a)无论对势中的指数是多少,粒子/硬曲面的势总是统一的曲率形式,即势总是曲面的平均曲率和高斯曲率的统一函数。(b) 基于曲率势,可以实现硬曲面上微/纳米力学的几何化。(c) 与微/纳米软曲面上的本征力学类似,在微/纳米硬曲面上的本征力学中,曲率及其本征梯度形成了对曲面空间的驱动力。换言之,无论是在软曲面还是硬曲面上,无论是外在力学还是内在力学,曲率及其梯度都是弯曲空间上驱动力的基本因素。(d) 硬曲面诱导的驱动力方向与曲面的亲水性和疏水性无关,这解释了自发运动和定向运动的实验现象。

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第31页第15页 其他空间的潜力和容量
53A05型 欧氏空间和相关空间中的曲面
74M25型 固体微观力学
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