کریستال‌های زنده دوار

محققان نشان دادند زمانی که در مدل شبیه سازی شده نانوذرات ـ همسانگرد و ناهمسانگرد ـ می‌چرخند ذرات با ساختاری پیچیده به یکدیگر می‌چسبند. دانشمندان حین بررسی یکی از چالش‌های فناوری نانو یعنی گردآوری ذرات طی روندی ساده متوجه این موضوع شدند. زمانی که ذرات هزار برابر کوچک‌تر از دانه‌های شن و ماسه هستند دیگر روش معمولی ساخت سازه‌ها موثر نخواهد بود. به همین دلیل دانشمندان به دنبال راهی هستند تا مانند اتفاقاتی که در ابتدای زندگی رخ می‌دهند نظم طبیعی را از دل بی‌نظمی به دست آورند. اگر بتوانیم این موضوع را درک کنیم نه‌تنها به راه‌های جدید ساخت مواد و ابزارها پی می‌بریم، بلکه می‌توان فهمید چگونه از مواد شیمیایی اولین ساختار زنده به وجود آمده است. یکی از راه‌های زیست‌شناسی برای حل چالش گردآوری ذرات تامین انرژی بلوک‌های ساخته شده است.

بتازگی دانشمندان به این موضوع پی بردند که تامین انرژی آنها برای برخی حرکات اولیه مانند حرکت در یک جهت باعث تاثیر آنها روی یکدیگر و شکل‌گیری یک گروه می‌شود. محققان روی این موضوع که پس از چرخش ذرات چه اتفاقی رخ خواهد داد بررسی‌هایی انجام داده‌اند و طبق گفته‌های آنها این ذرات خودشان مرتب شده و حرکات گروهی را که تا به حال دیده نشده، دارند.

مدل شبیه‌سازی شده را می‌توان مانند حرکت دو فرفره روی میز هاکی تصور کرد. هوایی که از میز خارج می‌شود باعث حرکت فرفره‌ها در جهت عقربه‌های ساعت و خلاف جهت آن می‌شود. زمانی که فرفره‌ها محکم بسته شدند و لبه‌های آنها روی یکدیگر قرار گرفتند باز هم در این دو جهت می‌چرخیدند و دارای رفتار خود سازمان یافته‌ای هستند که محققان با عنوان جداسازی حالت از آن یاد می‌کنند. محققان این عملکرد ذرات را مرتب‌سازی ذاتی در خلاف جهت نامیدند، زیرا هیچ نیروی مستقیمی فرفره‌های همسانگرد را به هم نزدیک یا فرفره‌های ناهمسانگرد را از هم دور نمی‌کند. دلیل این جداسازی نوع برخورد لبه‌های فرفره است. وقتی یک جفت فرفره در یک جهت می‌چرخند زمانی‌که لبه‌های آنها به یکدیگر برخورد کنند جهت حرکت آنها عکس می‌شود. لبه‌ها به یکدیگر فشار آورده و دو فرفره در قالب یک فرفره می‌چرخند. در مقابل، تیغه‌های فرفره‌هایی که خلاف جهت هم حرکت می‌کنند وقتی به یکدیگر می‌رسند هم جهت می‌شوند، بنابراین به یکدیگر وصل نمی‌شوند. وقتی جهت حرکت فرفره‌ها به دو دسته تقسیم می‌شود مرز میان این دو گروه شاهراهی برای ذراتی می‌شود که نمی‌چرخند. ذرات ثابت به سمت مرز کشانده می‌شوند و لبه‌های موجود در مرز بین دو گروه اجازه برگشت آنها را به داخل گروه نمی‌دهد. محققان اعلام کردند این پدیده به عنوان یک نانوپمپ برای جابه‌جایی اشیا در یک دستگاه استفاده شود. از آنجا که مدل شبیه‌سازی شده دو‌بعدی و روی سطح صاف است دانشمندان عنوان کردند ذرات دوار می‌توانند به شکل کریستال‌های زنده سه‌بعدی هم در آیند. محور چرخش ذرات در هر جهتی می‌چرخد، بنابراین می‌توانند در نهایت شکل کریستال مایع سه‌بعدی با محورهای هم جهت را داشته باشند.

منبع: spacedeily