Открытие в области самоорганизации частиц
Согласно новому исследованию, частицы, столь разные, как мыльные пузыри и шарикоподшипники, могут быть организованы одинаковым образом. Работа, проведённая под руководством профессора Саймона Кокса из Аберистуитского университета, раскрывает, как разнообразные частицы самоорганизуются в идентичные геометрические узоры при ограничении. Исследование опубликовано в журнале Physical Review E.
Перспективы применения
Это открытие может помочь учёным в разработке современных материалов для медицинского использования, включая интеллектуальные системы доставки лекарств и таргетную терапию. Оно также может предложить ценную информацию для тканевой инженерии, где понимание того, как биологические клетки располагаются в ограниченном пространстве, имеет важное значение для разработки эффективных каркасов и регенеративных методов лечения.
Метод исследования
Прорыв был достигнут с помощью простой математической модели, которая уравновешивает две конкурирующие силы: насколько сильно частицы отталкивают друг друга и насколько они ограничены. Настраивая эти параметры, учёные смогли предсказать и воспроизвести одинаковые структуры для различных материалов.
Для проверки своей теории команда исследователей из Великобритании, Бразилии и Ирландии провела эксперименты с плавающими магнитами, шарикоподшипниками и мыльными пузырями. Удивительно, но, несмотря на различия, все частицы приняли одинаковые формы, когда их поместили в специально разработанные контейнеры.
Комментарий профессора Саймона Кокса
Профессор Саймон Кокс из отдела математики Аберистуитского университета сказал: «Удивительно, что дискретные объекты, такие как мыльные пузыри и магнитные частицы, можно заставить вести себя одинаково, просто регулируя условия их ограничения. Это мощное напоминание о том, что природа часто следует универсальным правилам, даже когда ингредиенты выглядят совершенно иначе».
Значение исследования
Работа была возглавлена доктором Пауло Дугласом Лима из Федерального университета Рио-Гранде-ду-Норте в Бразилии. В сотрудничестве также приняли участие учёные из Тринити-колледжа в Дублине и Технологического университета Дублина.
Понимание того, как частицы самоорганизуются в ограниченном пространстве, имеет большое значение для проектирования новых материалов с заданными свойствами, например, в биомедицинской инженерии, где это может помочь в разработке методов лечения, таких как таргетная терапия, и интеллектуальных капсул с медленным высвобождением. Это также может принести пользу промышленности, помогая в упаковке и транспортировке гранулированных материалов, таких как порошки, зёрна или гранулы.
Предоставлено Аберистуитским университетом.