elib
DLR-Header
DLR-Logo -> http://www.dlr.de
DLR Portal Home | Impressum | Datenschutz | Barrierefreiheit | Kontakt | English
Schriftgröße: [-] Text [+]

Amorphous bicontinuous minimal surface models and the superior Gaussian curvature uniformity of diamond, primitive and gyroid surfaces

Himmelmann, M. und Pedersen, M. C. und Klatt, Michael Andreas und Schönhöfer, P. W. A. und Evans, M. E. und Schröder-Turk, G. E. (2026) Amorphous bicontinuous minimal surface models and the superior Gaussian curvature uniformity of diamond, primitive and gyroid surfaces. Proceedings of the Royal Society a-Mathematical Physical and Engineering Sciences, 482 (2329), Seite 20250275. The Royal Society. doi: 10.1098/rspa.2025.0275. ISSN 1364-5021.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
1MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1098/rspa.2025.0275

Kurzfassung

Bicontinuous geometries, both ordered and amorphous, are commonly found in many soft matter systems. Ordered bicontinuous phases can be modelled by periodic minimal surfaces, including Schoen's gyroid (G) or Schwarz' primitive (P) and diamond (D) surfaces. By contrast, a minimal surface model for amorphous phases has been lacking. Here, we study minimal surface models for amorphous bicontinuous phases, such as sponge phases. Using the surface evolver with a novel topology-stabilizing minimization scheme, we numerically construct amorphous minimal surfaces from both a continuous random network (CRN) model for amorphous diamond and from a randomly perforated parallel sheet model. As per Hilbert's embedding theorem, the Gaussian curvature of these surfaces cannot be constant. Our analysis of Gaussian curvature variances finds no substantial long-wavelength curvature variations in the amorphous diamond minimal surfaces. However, their Gaussian curvature variance is substantially larger than that of the cubic P, D and G surfaces. Our work demonstrates the superior curvature homogeneity of the cubic P, D and G surfaces compared to their entropy-favoured amorphous counterparts and to other periodic minimal surfaces. This general geometric result is relevant to bicontinuous structure formation in soft matter and biology across all length scales.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/222074/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Amorphous bicontinuous minimal surface models and the superior Gaussian curvature uniformity of diamond, primitive and gyroid surfaces
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Himmelmann, M.NICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-5655-6740NICHT SPEZIFIZIERT
Pedersen, M. C.NICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-8982-7615NICHT SPEZIFIZIERT
Klatt, Michael Andreasmichael.klatt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1029-5960202502912
Schönhöfer, P. W. A.NICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0003-4397-2937NICHT SPEZIFIZIERT
Evans, M. E.NICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-0161-6523NICHT SPEZIFIZIERT
Schröder-Turk, G. E.NICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0001-5093-415XNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:14 Januar 2026
Erschienen in:Proceedings of the Royal Society a-Mathematical Physical and Engineering Sciences
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:482
DOI:10.1098/rspa.2025.0275
Seitenbereich:Seite 20250275
Verlag:The Royal Society
ISSN:1364-5021
Status:veröffentlicht
Stichwörter:triply periodic minimal surfaces, embedding theorem, Helfrich and Willmore functionals, Lonsdaleite, amorphous diamond
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Digitalisierung
DLR - Forschungsgebiet:D - keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):D - keine Zuordnung
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für KI-Sicherheit
Institut für Frontier Materials auf der Erde und im Weltraum
Hinterlegt von: Klatt, Dr. Michael Andreas
Hinterlegt am:15 Jan 2026 09:39
Letzte Änderung:15 Jan 2026 09:39

Nur für Mitarbeiter des Archivs: Kontrollseite des Eintrags

Blättern
Suchen
Hilfe & Kontakt
Informationen
OpenAIRE Validator logo electronic library verwendet EPrints 3.3.12
Gestaltung Webseite und Datenbank: Copyright © Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Alle Rechte vorbehalten.