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"理學大師論壇"第二十四講——歐陽鐘燦院士:《從液晶顯示到紅血球形狀:一個方程三個解析解以及涉及黃金分割的未解之謎》

編輯:江丹 來源:物理學系 時間:2019年04月10日 訪問次數:384  源地址

題目:《從液晶顯示到紅血球形狀:一個方程三個解析解以及涉及黃金分割的未解之謎》

報告人:歐陽鐘燦 院士

地點: 教十二—201

時間: 416日,周二,10:30-11:30

 

摘要

人紅血球是人體中唯一沒有細胞核的細胞,其生理功能是通過動脈血管循環運載呼吸系統的氧氣經毛細血管輸送給組織并把組織中的二氧化碳氣體經靜脈血管運載至呼吸系統排出體外,為服務這種生理功能,紅血球具有黃金分割之美的雙凹碟狀,這個形狀從光學顯微鏡發明就被發現。為什么它不是肥皂泡球形狀而是雙凹碟狀就成了生理學家與生物力學家長期未解之謎。德國科學家W. Helfrich1971年發明液晶顯示之后,突然認識到細胞膜就是柔性液晶膜,并從向列相液晶彈性理論推導出細胞膜的彈性自由能公式,作為他的洪堡學者,1987年歐陽鐘燦與Helfrich從曲面微分幾何與膜彈性理論推導了被稱胞形狀廣義拉普拉斯的曲面方程;1990年從這個方程歐陽首次發現了生成圓半徑比為根號2的環形解,次年即為全世界多家實驗室觀測證實;1993年歐陽與日本學者從這個方程發現了與實驗觀測完全符合的紅血球雙凹碟形狀的解析解,但為什么具有具有黃金分割之美仍然是一個未解之謎;1997年,歐陽與日本合作者把Helfrich的膜彈性理論推廣到膽甾相,從而導出了膽結石螺旋膜螺旋角一個漂亮的解析公式,其數值解與MIT與哈佛中國競彩網1993年觀測的52.1度完全符合;以上就是本報告標題:一個方程三個解析解的故事。歐陽與合作者還把Helfrich膜理論推廣到碳納米管以及病毒二十面體形狀的研究,得到國際諾貝爾獎與Kavli獎學者的引用。由于以上解析理論的物質形狀的工作,歐陽1993年收獲了首屆海外物理學會的亞洲杰出成就獎,以及2015年國內首位日本應用物理學會國際會士獎。

主講人介紹:

歐陽鐘燦,中國科學院理論物理研究所研究員,1997年當選為中科院院士,2003年當選為第三世界科學院院士(現名:發展中國家科學院院士),2015年獲選國內首位日本應用物理學會國際會士,兼任亞太理論物理中心(APCTP)理事會成員。

歐陽鐘燦院士一直致力于軟凝聚態物理的研究,他的主要科學研究成就大致可以歸納為如下幾個領域,即脂質雙層膜的彈性性質、手征膜的理論、液晶顯示盒表面錨泊理論、氣液表面上的極性分子單層膜的相變、液晶近晶相A的疇結構、碳納米管的力學性質、單分子力學、二維脂域的形態。他在國際著名刊物發表論文百余篇,與合作者出版中英文專著《Geometric Method in the Elastic Theory in Liquid Crystal Phases》、《生物膜泡曲面彈性理論》及科普讀物《從肥皂泡到液晶生物膜》。

 

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