Et internasjonalt team av forskere har vist at spesielt behandlet dråper av fet kjemikalier kan ta på bisarre former og strukturer under frysepunktet prosessen. Denne innsikten kan tillate oss å lage kunstige strukturer med svært liv-lignende egenskaper.
Ved hjelp av en relativt enkel bottom-up tilnærming, en joint research team fra Cambridge University og Sofia Universitet i Bulgaria vist at flytende dråper av olje, da satt i en såpevann løsning og sakte frosset, form “plast crystal” faser på innsiden flater. Denne prosessen forårsaket dråper til å forme-skift til en overraskende utvalg av former, alt fra octahedrons og sekskanter til trekanter og fiber.
Resultatene av deres arbeid har blitt publisert i Nature. Og her er en fascinerende video:
“Det er mange måter at ikke-biologiske ting tar form,” bemerket føre forsker Stoyan Smoukov fra Cambridge Institutt for materialteknologi Og Metallurgisk industri, i en uttalelse. “Men spørsmålet er hva som driver prosessen, og hvordan du kan kontrollere det—og hva er forbindelsene mellom prosessen i den biologiske og ikke-biologiske verden?”
Sponset
Den nye forskningen som peker til “morphogenesis” som et mulig svar på disse spørsmålene. Denne ideen går tilbake til 1950-tallet, da Alan Turing foreslått at morphogenesis er resultatet av lokale kjemiske reaksjoner som fører til et stoff til å spre seg gjennom rommet. Som denne undersøkelsen viser, Turing var tydelig på noe.
(Credit: N. Denkov et al., 2015/Natur)
Ved sakte frysing flytende dråper av fet hexadecane flytende på såpevann, forskere fikk dråpene inn skifter gjennom et utvalg av krystall-lignende former. Hva er mer, dråper også flyttet tilbake til sine opprinnelige former, når løsningen ble re-varmet.
(Credit: N. Denkov et al., 2015/Natur)
Dette selv-montering prosessen er drevet av en krystall fase, eller voks-som lag, som danner seg under overflaten av dråper, og er trolig styrt av de fysiske egenskapene til materialer seg selv. Smoukov forklarer:
Plast krystaller er en spesiell tilstand av materie som er som alter ego av flytende krystaller brukt i mange TV-skjermer. Både flytende krystaller og plast krystaller kan bli tenkt på som overgangsregler etapper mellom væske og fast. Mens flytende krystaller punktet sine molekyler i definerte retningene som en krystall, de har ingen lang rekke ordre og flyter som en væske. Plast krystaller er voks-som med lang rekkevidde og orden i sin molekylære ordning, men lidelse i retning av hvert molekyl. Den orientational lidelse gjør plast krystaller svært ugjestmilde, og som de endrer form, dråper endre form sammen med dem.
Denne plast crystal fase synes å være hva som er årsaken til dråper til å endre form, eller bryte deres symmetri. Og for å forstå morphogenesis, er det viktig at vi forstår hva som forårsaker symmetri bryte.
Denne innsikten til slutt kan hjelpe forskere og ingeniører skape kunstige strukturer med samme type kontroll og kompleksitet som biologiske systemer. Roman og komplekse strukturer kan være bygget fra enkle komponenter, med potensielle programmer i stoffet utvikling, maling, kosmetikk og husholdningsprodukter som sjampo.
“Det er merkelig å observere slike liv-lignende oppførsel i en ikke-levende ting — i mange tilfeller, kunstige objekter kan se mer “levende” enn å leve seg,” sa Smoukov.
Les hele studien i Naturen: “Self-shaping av oljedråper via dannelsen av middels rotator faser ved kjøling“.
[ Cambridge University | Kjemi Verden ]
E-post forfatteren på george@gizmodo.com og følg ham på @dvorsky. Topp bilde av University of Cambridge