Квантовые точки, полистирольные сферы, Micrococcus lutes, бактерии Escherichia coli, дрожжи Saccharomyces cerevisiae и клетки молочной железы человека: все они объединяются в одну сигмовидную кривую.
Самосборка заставляет ученых мечтать: так природа создала сложные структуры, которые мы наблюдаем (включая нас). Если мы хотим когда-нибудь использовать это явление для своих собственных творений, мы должны понять его законы. Исследователи только что обнаружили.
Химические соединения, кристаллы, живые клетки и организмы, звезды, планетные системы, галактики ... Все, что собрано во Вселенной, даже сама Вселенная, собрано без чьего-либо вмешательства. Из простого факта статистической комбинаторики множества физических законов, действующих на материю во всех масштабах.
Тем не менее, очень трудно подражать природе для наших искусственных реализаций, когда это будет правильно: вместо того, чтобы заставлять материю формировать структуры - с большим энергетическим усилением - разумно смешивать элементарные кирпичи, отпустить Природа ... и собирать сложные самосборные объекты (электрические цепи, материалы и т. д.). Какая мечта!
САМОСОБОРНЫЙ ИНСТРУМЕНТ?
Но чтобы поставить эту естественную тенденцию на службу технологии, контролируя ее, вы должны сначала понять ее законы, выходящие за рамки особенностей каждой ситуации. Существует ли самосборный «набор инструментов», применимый ко всем материальным объектам в этом мире? Может быть ...
По крайней мере, команда исследователей только что раскопала первый общий закон такого типа, конечно скромный и конкретный, но который дает представление о том, что мы хотели бы поместить в коробку: они извлекли конкретный процесс самосборки для Начиная с простых кирпичей, таких же разнородных, как 'квантовые точки' и клетки человека ...
БАКТЕРИИ, Дрожжи и клетки человека
Этот закон является частью диссипативных явлений: самосборка 'дисбаланса', вызванная непрерывной подачей энергии, рассеивание которой в среде создает необходимые условия. Конкретно, «частицы» разжижаются в жидкости и подвергаются сверхбыстрому лазерному излучению.
Испытуемые частицы: «квантовые точки» диаметром 3 миллиардные метра (нанометра или нм) в теллуриде кадмия, полистирольные сферы 500 нм, неподвижные сферические бактерии Micrococcus luteus 700 нм, продолговатые бактерии Escherichia. Коли размером 1000 нм х 2000 нм (1 микрон х 2 микрона), подвижные, эллиптические бактерии Saccharomyces cerevisiae (пивные дрожжи) 5 микрон неподвижны и, наконец, клетки человека (молочные железы) 15 микрон неподвижны.
Опыт одинаков для каждого типа частиц: растворение в жидкости на стеклянной подложке, нагрев точки жидкости лазером (фемтосекунда), который создает конвективные токи. Результат: частицы собираются в упорядоченном виде вокруг точки лазера (или на стороне воздушного пузыря, созданного лазером) в соответствии с общим правилом.
Распределение Трейси — Видома
Если эффект прост, объяснение сложное: по мнению исследователей, оно является результатом антагонистического влияния между потоком нагретой жидкости, случайным броуновским движением (тепловое возбуждение) и все более концентрированным присутствием частиц вокруг Горячая точка, которая меняет поток.
Динамика агрегации сначала медленная, а затем ускоряется до тех пор, пока не стабилизируется на максимальной скорости - даже когда агрегат становится настолько большим, что неагрегированные частицы находятся далеко от источника тепла. Когда лазер режется, агрегация растворяется.
Именно эта динамика агрегации преобладает: она следует так называемой «сигмовидной» кривой, известной как «распределение Трейси-Видома», которая также применяется к социальным явлениям (агглютинация и другие), эпидемиологическим и т. Д.
Вот тогда пример универсального закона, который мы стремимся извлечь из природы для будущей технологии «естественного» изготовления сложных искусственных конструкций.
Не забудь подписаться , дальше будет только интереснее!
