Rosa van den Dool, Utrext Universiteti

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Simulyasiyalar hissəciklərin ardıcıl olaraq (i) təbəqələrə, (ii) sütunlara və (iii) şəbəkəyə bənzər strukturlara necə təşkil olunduğunu göstərir. Bəzi hallarda, hissəciklərin özləri xiral olmasa da, sol və ya sağ əlli bir naxış görünür. Mənbə: Nature Communications

Utrext Universitetinin tədqiqatçıları Rodolfo Subert və Marjolein Dijkstra son tədqiqatlarında materiallardakı mürəkkəb üçölçülü şəbəkələrin yalnız hissəcik formasından yarana biləcəyini göstərirlər. Nature Communications -da onlar sadə həndəsələrin entropiyanın köməyi ilə təbəqələrə, şəbəkələrə və hətta əvvəllər əsasən yüksək dərəcədə mürəkkəb molekullarla əlaqəli olan spontan sol və sağ əlli burulmalara necə səbəb ola biləcəyini təsvir edirlər .

Materiallar özlərini təşkil etməkdə yaxşıdırlar. Molekullar membranlara, kristallar isə adi qəfəslərə yığıla bilər. Bu strukturlara baxmaq xoşdur, lakin onlar həm də faydalıdırlar, displeylərin, tibbi materialların və ağıllı sensorların arxasındakı texnologiyaların əsasını təşkil edirlər.

Adətən belə bir nizamın elektrik yükləri, kimyəvi reaksiyalar və hissəciklər arasındakı qarşılıqlı təsirlər kimi mürəkkəb səbəbləri tələb etdiyi fərziyyəsi mövcuddur. Lakin Rodolfo Subert və Marjolein Dijkstra göstərirlər ki, bəzən daha sadə ola bilər. Son tədqiqatlarında onlar göstərirlər ki, təkcə tikinti bloklarının forması mürəkkəb, mütəşəkkil naxışlar yaratmaq üçün kifayət edə bilər.Oyna

00:0000:05SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun

Oynaİzotrop fazadan təzyiqin sönməsi zamanı spontan xolesterin fazasının tipik öz-özünə yığılması. Müəllif: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-65891-w

Cazibədarlıq olmadan sifariş verin

Tədqiqatçılar virtual hissəciklərin kompüter simulyasiyaları ilə işləyiblər. Bu simulyasiyalarda onlar yalnız bir qayda ilə sərt, çoxüzlü formalardan istifadə ediblər : hissəciklərin üst-üstə düşməsinə icazə verilməyib. Buna baxmayaraq, hissəciklər kifayət qədər sıx yerləşdirildikdə, onlar kortəbii şəkildə təşkil olunmağa başlayıblar. Əvvəlcə təbəqələrə, sonra sütunlara və üçölçülü şəbəkələrə. Sistemlərin ən çox ehtimal olunan vəziyyətinə doğru hərəkət etməsinin təbii meyli olan entropiya burada mühüm rol oynayır. Bəzi nizamlı strukturlar hissəciklər üçün nizamsızlıqdan daha çox ehtimal olunur.

Spontan burulma

Nəhayət, simulyasiyalar hətta aydın şəkildə sol və ya sağ əlli bükülmə ilə strukturlar da yaratdı. Marjolein Dijkstra deyir ki, hissəciklərin ümumiyyətlə bükülməyə başlaması sürpriz oldu. “Zərrəciklərin özləri bükülmür, lakin birlikdə sola və ya sağa bükülməyə üstünlük verən bir naxış əmələ gətirirlər. Bu istiqamət heç bir yerdə qurulmayıb.”

Fiziklər strukturların bu cür əl qabiliyyətini inkişaf etdirdiyini xirallıq adlandırırlar. Kiral strukturlar bioloji sistemlərdə və maye kristallarda mühüm rol oynayır. İndiyə qədər bu cür effektlərin mürəkkəb, asimmetrik, bükülmüş molekullar tələb etdiyi düşünülürdü. Bu tədqiqat göstərir ki, bəzən təkcə həndəsə kifayət edə bilər.Komanda sərt, təhrif olunmuş tetraedrə bənzər hissəcikləri araşdırdı. Formalarına görə, onlar kiçik Pringles çipləri kimi lokal olaraq düzülürlər, lakin bu qablaşdırma üçölçülü məkanda ardıcıl olaraq genişləndirilə bilməz və bu da mürəkkəb naxışlara səbəb olur. Mənbə: Nature Communications

Xüsusi formalarına görə, hissəciklər qonşuları ilə necə uyğunlaşdıqlarına görə bir az üstünlük verirlər. Lakin bu yerli üstünlüklər daha böyük miqyaslara yayıldıqda, artıq bir-birinə uyğunlaşmırlar. Sistem effektiv şəkildə ilişib qalır. Bunu həll etmək üçün material əyilir, bükülür və ya deformasiyaya uğrayır və bundan mürəkkəb naxışlar yaranır.

Dizayna görə materiallar

İş simulyasiyalara əsaslansa da, yalnız fundamental tədqiqat kimi aktual deyil. Bu tədqiqatda istifadə edilən hissəcik formaları prinsipcə kolloid elmində mövcud üsullardan istifadə etməklə istehsal edilə bilər. Bu o deməkdir ki, əldə edilən məlumatlar tədqiqatçılara qeyri-adi optik və ya mexaniki xüsusiyyətlərə malik yeni materiallar dizayn etməyə kömək edə bilər.Oyna

00:0000:36SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun

OynaAltıbucaqlı sütunlu fazanın iyerarxik quruluşu. Film əvvəlcə tetraedrik hissəciklərin nazik üzləri boyunca disklər əmələ gətirmək üçün necə düzüldüyünü göstərir; disklər daha sonra sütunlara yığılır; nəhayət, disklərin nazik halqaları ilə konuslanmış sütunlar altıbucaqlı qəfəs yaratmaq üçün bir-biri ilə birləşir. Mənbə: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-65891-w

Alimlərin fikrincə, bir neçə sadə dizayn qaydası tətbiq olunur: uzunsov formalar bükülü strukturlar yaratmağa meyllidir, yastı formalar sütunlu naxışlara üstünlük verir və ara formalar şəbəkəyə bənzər materialların yaranmasına səbəb olur. Tədqiqatçı Rodolfo Subert izah edir ki, bu cür sadə qaydalar maddi davranış haqqında anlayışımızı daha da inkişaf etdirmək üçün vacibdir.

“Tədqiqatımızda göstəririk ki, bəzən təəccüblü dərəcədə sadə prinsiplər mürəkkəb nümunələrin əsasında dayanır”, – deyə o bildirir.

Nəşr detalları

Rodolfo Subert və digərləri, Sadə sərt çoxbucaqlıların mürəkkəb mezofazalara iyerarxik öz-özünə yığılması, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-65891-w

Jurnal məlumatları: Nature Communications 

Utrext Universiteti tərəfindən təmin edilir