自然界中奇妙的褶皱图案吸引了众多学者去探索其物理起源与生物学功能。近日，复旦大学航空航天系徐凡教授课题组揭示自然界中普遍存在的环形核壳结构（包含正、零、负高斯曲率）变形后会产生变曲率诱导的复杂表面褶皱斑图（图1），建立了非线性环壳力学模型并解释了形貌弹性内在机制，绘制了多相模态共存相图。相关研究成果以《曲率调控圆环多相模态》(“Curvature-Regulated Multiphase Patternsin Tori”)为题发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters)，被美国物理学会Physics网站以Synopsis专题评论报道，被《自然》以Research Highlights专文报道。
自然界中许多生物组织具有非均匀变曲率的核壳结构，与单一均匀曲率结构相比，其表面褶皱斑图表现出更复杂多变的形貌。为理解其内在的物理力学机制并预测形貌演化过程，研究人员建立了基于微分几何的核壳力学模型，揭示了有效表征环形非均匀曲率上多相共存褶皱形貌选择的普适的标度律规律，发现了可表征核壳环面上模态选择的两个关键无量纲参数Cs和α (刚度与曲率)，进一步通过识别迟滞环和麦克斯韦能量条件，解释了多相转变和双稳态模态存在的物理机制。
复旦大学航空航天系博士生汪婷是论文的第一作者，徐凡教授是论文的通讯作者，戴之峻是论文的合作者。法国洛林大学国家科学研究中心M.Potier-Ferry教授是论文的合作者。研究得到国家自然科学基金委、上海市基础研究特区计划、上海市教委和复旦大学等资助。
原文链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.048201
