_ Noul model extinde teoria formării modelelor la nano-cosmos

15:18 2024-04-24 science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu

_ Noul model extinde teoria de formare a modelelor la nano-cosmos

Un nou model dezvoltat de oamenii de știință de la Institutul Max Planck pentru dinamică și autoorganizare (MPI-DS) extinde teoria separării elastice a fazelor către structurile nanoscopice. Astfel de modele sunt frecvente în sistemele biologice și sunt folosite și în nano-inginerie pentru a crea culoare structurală. Cu noile lor perspective, oamenii de știință pot prezice scara de lungime a modelelor nanoscopice și, astfel, le pot controla în timpul producției. Modelul este publicat în revista Physical Review X.

Modele structurale bine definite se găsesc peste tot în sistemele biologice. Un exemplu binecunoscut este colorarea penelor de păsări și a aripilor de fluture, care se bazează pe aranjarea regulată a structurilor nanoscopice, cunoscută sub numele de culoare structurală. Astfel de modele se formează adesea prin separarea fazelor.

Diferitele componente se separă unele de altele, în mod similar cu modul în care uleiul se separă de apă. Cu toate acestea, rămâne neclar cum natura creează modele bine definite care conduc la astfel de culori. În general, fabricarea materialelor sintetice la această scară de lungime submicroană este o provocare comună.

O modalitate de a controla structurile realizate prin separarea fazelor se bazează pe elasticitate: deformațiile materialelor sunt bine descrise de teoria elasticității la scale macroscopice, pentru de exemplu, pentru a explica modul în care o bucată de cauciuc se deformează sub efectul forței. Cu toate acestea, la scară nanoscopică, materialele nu mai sunt omogene și descrierea macroscopică a materialului este insuficientă.

În schimb, aranjarea reală a moleculelor contează. Mai mult, deformarea oricărui material necesită energie, ceea ce împiedică astfel deformările mari. Picăturile individuale formate prin separarea fazelor nu pot crește astfel la infinit. În funcție de aranjamentul lor, poate apărea un model obișnuit.

Oamenii de știință conduși de David Zwicker, șeful Grupului de Cercetare Max Planck „Teoria fluidelor biologice” de la MPI-DS, au dezvoltat acum un model pentru a aborda acest lucru aspect. Ei au propus o teorie bazată pe elasticitatea nelocală pentru a prezice formarea modelului prin separarea fazelor.

„Cu noul nostru model, acum putem lua în considerare aspectul suplimentar relevant pentru a descrie sistemul”, spune Zwicker. „Modelarea tuturor componentelor moleculare în detaliu atomic ar depăși puterea de calcul. În schimb, am extins teoria existentă către structuri mai mici, comparabile cu dimensiunea ochiului”, explică el.

Noua teorie prezice modul în care proprietățile materialelor afectează model format. Acesta poate ajuta astfel inginerii să creeze structuri nanoscopice specifice, urmând principiile fizice de auto-organizare pe care natura le exploatează.

(Fluierul)