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Wednesday, March 19, 2025

Beaded Compound of five tetrahedra 五個正四面體所構成的十二面體串珠複合體

串珠構成的五四面體複合體 - Bridges 2024 數學藝術展

本作品由國立臺灣大學醫工系兩位大學生 李尹希Jeffrey Yu-Lin Chu製作,加上助教何厚勳不可或缺的設計, 入選 Bridges 2024 數學藝術展覽

作品簡介

「五個正四面體所構成的十二面體串珠複合體」是一件基於數學幾何結構的藝術創作,該作品的靈感來自於五個四面體複合體(compound of five tetrahedra),並透過串珠技術來呈現其對稱性與結構美學。

創作背景

這件作品源於國立臺灣大學開設的「分子美學」課程,在助教 何厚勳 的指導下,學生們對幾何結構的分子模擬產生興趣,並決定透過串珠技術來重現數學上的五四面體(tetrahedra)複合體。

什麼是五四面體複合體?

五四面體複合體是一種由五個正四面體彼此交錯排列而成的幾何結構,具有高度的對稱性。該結構是由數學家 Arthur Cayley 在 19 世紀研究正多面體的組合方式時提出的,它屬於柏拉圖多面體的複合體之一。

作品特色

  • 材質: 珠子、魚線
  • 尺寸: 12.0 × 12.0 × 12.0 公分
  • 創作年份: 2023 年
  • 數學概念: 正多面體的對稱性、分子結構的幾何模擬

數學藝術與分子結構

在數學與化學的交會下,某些分子結構的排列方式與數學中的幾何結構高度相似。例如,碳納米管富勒烯(Fullerene) 等碳分子結構,與許多正多面體或其變體有緊密的關聯性。這件作品正是希望透過可視化的方式,讓數學與科學的交互關係更為直觀。

相關連結

這件作品不僅展示了數學與藝術的結合,也讓我們看到幾何結構如何影響科學領域的發展,尤其是在分子建模與材料科學方面的應用。

Monday, March 17, 2025

Dodecahedral polylink of six star-shaped toroidal carbon nanotubes 六個星形環狀碳納米管的十二面體多重連環

六個星形環狀碳納米管的十二面體多重連環

尺寸: 13 x 13 x 13 公分

材料: 3 毫米塑料珠

創作年份: 2020

作品簡介

這件作品由六個星形五邊形的環狀碳納米管組成,分佈在對應二十面體的六個大圓上。

每個環狀碳納米管上非六邊形的分佈經過精心選擇,以提供五個明確的經線和大致相同尺寸的子午線橫截面。

數學與科學背景

這件作品展示了一種拓撲與分子結構的結合,受到多面體與分子對稱性的啟發。正十二面體是一種高度對稱的柏拉圖立體,當應用於奈米碳材料時,可能會形成穩定的分子拓撲結構。

碳納米管的環狀結構可能在未來的分子機械與納米電子學中發揮重要作用。星形環狀結構可能提供額外的機械強度,並有助於探索分子尺度的拓撲學特性。

這件精巧的藝術品是金必耀(Bih-Yaw Jin)與他的博士生何厚勳(Hou-Hsun Ho),在2021年聯合數學會議的數學藝術展覽的參展作品。

2021 數學藝術展覽

Carbon nanotubes Borromean rings 碳納米管的波羅米恩環

碳納米管的波羅米恩環

尺寸: 7 x 7 x 7 公分

材料: 3 毫米塑料珠

創作年份: 2020

2021 數學藝術展覽

作品簡介

這件作品靈感來自約翰·沙利文(John Sullivan)設計的新國際數學聯盟(IMU)標誌,該標誌基於緊密的波羅米恩環。 這個串珠模型代表了一種假設的分子結構,由三個體育場形狀的環狀碳納米管組成,每個環狀碳納米管是一個細長的環面,兩端各有一對半圓。

波羅米恩環(Borromean Rings)是一種拓撲結構,由三個環組成,每兩個環單獨看時都不相連,但整體上卻是互鎖的。這種結構在化學上也有類似的實例,例如某些互鎖的分子系統。

碳納米管(Carbon Nanotubes, CNTs)是由碳原子組成的奈米尺度結構,其管壁由單層石墨烯卷曲而成。當多個碳納米管形成互鎖結構時,可能會表現出新穎的機械性質與電子特性,這也是材料科學中的前沿研究方向。

這件精巧的藝術品是金必耀(Bih-Yaw Jin)與他的博士生何厚勳(Hou-Hsun Ho),在2021年聯合數學會議的數學藝術展覽的參展作品。他們運用傳統的串珠技藝,創作出受分子結構啟發的三維雕塑作品。這些作品展示了納米尺度物體的多樣性,包括富勒烯、石墨結構和沸石等,利用標準的串珠技術,如「8字形縫法」,系統地構建而成。