Een internationaal team van onderzoekers heeft aangetoond dat speciaal behandeld druppels van olieachtige substanties kunnen nemen over de bizarre vormen en structuren tijdens het vriesproces. Deze inzichten kunnen maken van kunstmatige structuren met leven-achtige eigenschappen.
Met behulp van een relatief eenvoudige bottom-up benadering, een gezamenlijk onderzoeksteam van de Universiteit van Cambridge en de Universiteit van Sofia in Bulgarije aangetoond dat de vloeistof druppels van de olie, in een zeepsop-oplossing en langzaam bevroren vorm “plastic crystal” fasen aan de binnenkant. Dit proces veroorzaakt de druppels naar shape-shift in een verrassende verscheidenheid van vormen, variërend van octaëders en zeshoeken te driehoeken en vezels.
De resultaten van hun werk is gepubliceerd in Nature. En hier is een fascinerende video:
“Er zijn vele manieren dat de niet-biologische dingen vorm krijgen,” zei hoofdonderzoeker Stoyan Smoukov van Cambridge Department of Materials Science & Metallurgie, in een verklaring. “Maar de vraag is: wat drijft het proces en hoe het te bestrijden—en wat zijn de verbanden tussen het proces in de biologische en de niet-biologische wereld?”
Gesponsord
Het nieuwe onderzoek wijst op “morphogenesis” als een mogelijk antwoord op deze vragen. Dit idee gaat terug tot de jaren 1950, toen Alan Turing stelde dat morphogenesis is het resultaat van lokale chemische reacties die ervoor zorgen dat een stof om zich te verspreiden door de ruimte. Zoals dit onderzoek laat zien dat Turing was duidelijk iets op.
(Credit: N. Denkov et al., 2015/Natuur)
Door langzaam invriezen druppels van de vette hexadecane drijvend op water en zeep, de onderzoekers overgehaald de druppels in het verschuiven door een verscheidenheid van kristal-achtige vormen. Wat meer is, kunnen de druppels ook verschoven terug naar hun oorspronkelijke vorm, wanneer de oplossing werd opnieuw opgewarmd.
(Credit: N. Denkov et al., 2015/Natuur)
Deze zelf-assemblerende proces wordt gestuurd door een crystal reports-fase, of wasachtige laag die zich vormt onder het oppervlak van de druppels, en zal gecontroleerd worden door de fysische eigenschappen van de materialen zelf. Smoukov legt uit:
Plastic kristallen zijn een bijzondere toestand van de materie, dat is zoals het alter ego van de vloeibare kristallen worden gebruikt in tal van TV-schermen. Zowel vloeibare kristallen en plastic kristallen kunnen worden beschouwd als overgangsfasen tussen vloeistof en vaste stof. Terwijl vloeibare kristallen punt hun moleculen in bepaalde richtingen als een kristal, ze hebben geen lange-afstands volgorde en de stroom als een vloeistof. Plastic kristallen zijn wax-achtige met een lange reeks om in hun moleculaire rangschikking, maar de stoornis in de oriëntatie van elk molecuul. De orientational stoornis maakt plastic kristallen zeer vervormbare, en als ze van vorm veranderen, de druppels van vorm veranderen, samen met hen.
Deze kunststof kristal fase lijkt te zijn wat de oorzaak van de druppels van vorm te veranderen, of het breken van de symmetrie. En om te begrijpen morphogenesis, het is essentieel dat we begrijpen wat de oorzaak van het breken van de symmetrie.
Deze inzichten kunnen uiteindelijk helpen wetenschappers en ingenieurs maken van kunstmatige structuren met dezelfde soort van controle en de complexiteit van biologische systemen. Nieuwe en complexe structuren kunnen worden opgebouwd uit eenvoudige onderdelen, met mogelijke toepassingen in de ontwikkeling van geneesmiddelen, verven, cosmetica en huishoudelijke producten zoals shampoo.
“Het is nieuwsgierig om op te dergelijk leven-achtig gedrag in een niet-levend iets te zijn — in veel gevallen, kunstmatige objecten kunnen kijken meer ‘leven’ dan het leven zijn,” zei Smoukov.
Lees het hele onderzoek op de Natuur: “Self-vormgeven van de olie-druppeltjes via de vorming van intermediaire rotator fasen bij koelen“.
[ Cambridge University | Scheikunde Wereld ]
E-mail de auteur george@gizmodo.com en volg hem op @dvorsky. Bovenste afbeelding is door de Universiteit van Cambridge