Et internationalt hold af forskere har vist, at specielt behandlet dråber af fedtet kemikalier kan tage på bizarre former og strukturer, der i løbet af indefrysning processen. Disse indsigter vil kunne give os mulighed for at skabe kunstige strukturer med meget liv-lignende egenskaber.
Ved hjælp af en forholdsvis enkel bottom-up-tilgang, en fælles forskerhold fra Cambridge University og Universitetet i Sofia i Bulgarien vist, at flydende dråber af olie, når de sættes i en sæbevand løsning, og langsomt frosset, form “plast krystal” stadier på deres indvendige overflader. Denne proces er forårsaget dråber til form-skift til en overraskende række af former, der spænder fra octahedrons og sekskanter til trekanter og fibre.
Resultaterne af deres arbejde er blevet offentliggjort i Nature. Og her er en fascinerende video:
“Der er mange måder, at ikke-biologiske tingene tage form,” bemærkede ledende forsker Stoyan Smoukov fra Cambridge ‘ s Department of Materials Science & Metallurgi, i en erklæring. “Men spørgsmålet er, hvad der driver processen, og hvordan du kan styre det—og hvad er sammenhængen mellem den proces, der i de biologiske og ikke-biologiske verden?”
Sponsoreret
Den nye forskning peger på “morfogenese” som et muligt svar på disse spørgsmål. Denne ide går tilbage til 1950’erne, hvor Alan Turing foreslog, at morfogenese er resultatet af lokale kemiske reaktioner, der forårsager, at et stof, til at sprede sig gennem rummet. Da denne forskning viser, Turing var klart på noget.
(Credit: N. Denkov et al., 2015/Natur)
Ved langsomt at fryse flydende dråber af fedtet hexadecane flyder med sæbevand, de forskere, der lokkede de dråber til at flytte gennem en bred vifte af crystal-lignende former. Hvad mere er, de dråber også flyttet tilbage til deres oprindelige former, når den løsning, der blev re-opvarmet.
(Credit: N. Denkov et al., 2015/Natur)
Dette selvsamlende proces er drevet af en krystalstruktur, eller voks-lignende lag, der udgør under overfladen af de dråber, og det er sandsynligt, styret af de fysiske egenskaber af materialerne selv. Smoukov forklarer:
Plast krystaller er en særlig tilstand af noget, der er som alter ego for de flydende krystaller, der anvendes i mange TV-skærme. Både flydende krystaller og plast krystaller, der kan være tænkt som midlertidige trin mellem flydende og fast. Mens flydende krystaller punkt i deres molekyler i bestemte retninger, som en krystal, de ikke har nogen lang række rækkefølge og flow som en væske. Plast krystaller er voks-gerne med lang rækkevidde for i deres molekylære arrangement, men lidelse i retning af hvert molekyle. Den orientational lidelse, der gør plast krystaller meget deformerbare, og da de kan ændre form, dråberne ændre form sammen med dem.
Denne plast krystal fase synes at være, hvad der forårsager dråber til at ændre form, eller bryde deres symmetri. Og for at forstå, morfogenese, er det afgørende, at vi forstår, hvad der forårsager symmetri bryde.
Disse indsigter kan i sidste ende hjælpe forskere og ingeniører skabe kunstige konstruktioner med den samme form for kontrol og kompleksitet, som biologiske systemer. Nye og komplekse strukturer, som kan være opbygget af simple komponenter, med potentielle anvendelser i udvikling af lægemidler, maling, kosmetik og husholdningsprodukter som shampoo.
“Det er pudsigt at observere sådanne liv-lignende adfærd i en ikke-levende ting — i mange tilfælde, kunstige objekter kan se mere ‘live’ end at leve af dem,” sagde Smoukov.
Læs hele undersøgelsen på Naturen: “Self-formning af olie dråber via dannelsen af mellemliggende rotator faser efter afkøling“.
[ Cambridge University | Kemi Verden ]
E-mail forfatteren på george@gizmodo.com og følge ham på @dvorsky. Øverste billede af University of Cambridge