Sunday, March 23, 2025

數學與藝術的交匯:碳納米管三葉結 C318

數學與藝術的交匯:Chern Chuang & Bih-Yaw Jin 的碳納米管三葉結 C318

在 2014 年的 Bridges 會議上,莊宸Chern Chuang(當時是麻省理工學院化學系的博士生)與國立台灣大學的金必耀教授,共同展示了一件引人注目的珠飾藝術品:碳納米管三葉結 C318。這件作品不僅是精美的視覺藝術,更是對分子結構和數學拓撲的巧妙結合。

背景知識:珠飾分子建模技術

莊宸和金必耀在過去的 Bridges 會議中一直推廣一種特定的珠飾技術。簡單來說,這種技術的核心思想是**將分子中的每一個化學鍵替換為一顆珠子,然後用魚線將這些珠子串聯起來,形成一個代表分子結構的連通圖。在他們研究的大多數案例中,所形成的圖是哈密頓圖,這意味著可以找到一條路徑遍歷圖中的每個頂點(即每個珠子)恰好一次。此外,所有組成的珠子通常會被魚線穿過兩次,以確保結構的穩定性。更多細節可以參考他們提交給 Bridges 2014 的題為 "Torus Knots with Polygonal Faces" 的手稿。

碳納米管三葉結 C318

創作者:莊宸和金必耀

  • 尺寸: 5 x 5 x 3 厘米
  • 材料: 3 毫米施華洛世奇水晶珠
  • 創作年份: 2014

C318 碳納米管三葉結被作者認為是其家族中最優雅的作品。這種優雅性體現在兩個方面:

  • 美學角度: 它的尺寸與半徑之比與最常見的三葉結呈現方式完美契合,視覺上非常協調。
  • 力學角度: 它僅使用了最少數量的碳原子就實現了三葉結的結構,展現了結構上的簡潔性。

通過使用閃耀的施華洛世奇水晶珠,這件作品不僅準確地呈現了碳納米管三葉結的幾何形狀,更增添了藝術的美感。它是一個將抽象的化學結構轉化為具體的、可觸摸的藝術品的絕佳範例。

這件作品的創作正是基於前述的珠飾技術,每一個水晶珠都代表了碳納米管結構中的一個化學鍵,魚線則連接這些“鍵”,勾勒出三葉結的拓撲結構。

您可以通過以下鏈接查看該作品的更多信息:

No comments: