应力是影响有机与无机世界里各种生长过程的重要因素， 因此是生长与形态研究所必须考虑的关键因素。近年来，国际上关于应力驱动结构失稳在薄膜上引起的各种花样的研究取得了许多重要的进展，研究结果不断出现在高档科学杂志上。这些研究为理解各种花样包括皱纹、材料断裂、薄膜表面形貌提供了深入的认识，并为大尺度纳米结构模板的制作提供了所谓的第三条路径。但是，在这些工作中所涉及的都是有开放边界的曲面或平面，它们在拓扑学上都是亏格数为1的表面。

 

中国科学院物理研究所的曹则贤研究员与浙江理工大学李超荣教授自2004年起开始研究球面上的应力驱动自组装。由于球面是亏格数为0的闭合曲面，其拓扑性质决定了其上的皱褶同平面上的皱褶具有完全不同的性质。最近，他们同美国哥伦比亚大学的陈希博士小组合作，在先前工作的基础上研究了球面上的皱褶模式随应力和曲率半径的变化，给出了三角皱褶花样和类迷宫的皱褶花样之间的清晰边界。实验结果和模拟计算都验证了同样的模式相变行为。

 

该系列的最新研究工作以Self-Assembled Triangular and Labyrinth Buckling Patterns of Thin Films on Spherical Substrates为题发表在《物理评论快报》（PRL）上，此前的相关结果包括 Science 309, 909(2005)，APL 90，164102 (2007) （封面故事）和 APL 85，3570(2004) （封面故事），其最具价值的成果是实验验证了叶序学的最小能量构型原理。这些工作在国际上引起了广泛的反响，曾得到Nature, New Scientists, MRS, Physweb, Physorg, Faculty 1000 of biology 等众多国际知名杂志和科学网站的报道。

 

以上工作得到了基金委和国家民用航天项目的支持。（来源：中国科学院物理研究所）