Biological plywood film formation from para-nematic liquid crystalline organization
Notice bibliographique
Résumé
In vitro non-equilibrium chiral phase ordering processes of biomacromolecular solutions offer a systematic and reproducible way of generating material architectures found in Nature, such as biological plywoods. Accelerated progress in biomimetic engineering of mesoscopic plywoods and other fibrous structures requires a fundamental understanding of processing and transport principles. In this work we focus on collagen I based materials and structures to find processing conditions that lead to defect-free collagen films displaying the helicoidal plywood architecture. Here we report experimentally-guided theory and simulations of the chiral phase ordering of collagen molecules through water solvent evaporation of pre-aligned dilute collagen solutions. We develop, implement and a posteriori validate an integrated liquid crystal chiral phase ordering-water transport model that captures the essential features of spatio-temporal chiral structure formation in shrinking film domains due to directed water loss. Three microstructural (texture) modes are identified depending on the particular value of the time-scale ratio defined by collagen rotational diffusion to water translational diffusion. The magnitude of the time scale ratio provides the conditions for the synchronization of the helical axis morphogenesis with the increase in the mesogen concentration due to water loss. Slower than critical water removal rates leads to internal multiaxial cellular patterns, reminiscent of the classical columnar-equiaxed metallurgical casting structures. Excessive water removal rates lead to destabilization of the chiral axis and multidomain defected films. The predictions of the integrated model are in qualitative agreement with experimental results and can potentially guide solution processing of other bio-related mesogenic solutions that seek to mimic the architecture of biological fibrous composites.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».