Představte si mýdlové bubliny, skákací míče nebo dokonce magnety. Tyto objekty se zdají být zcela odlišné, ale nový výzkum ukazuje, že sdílejí neočekávanou vlastnost: když jsou umístěny za určitých podmínek, tyto odlišné částice se uspořádají do nápadně podobných geometrických vzorů.
Tento objev, publikovaný v časopise Physical Review E, zpochybňuje naše chápání toho, jak se zdánlivě odlišné materiály chovají pod tlakem. Otevírá vzrušující příležitosti pro vývoj inovativních materiálů s aplikacemi v oblastech od medicíny až po každodenní předměty.
Průlom nastal díky složitému matematickému modelu vyvinutému mezinárodním týmem výzkumníků vedeným Dr. Paulem Douglasem Limem z Federální univerzity v Rio Grande do Norte (Brazílie). Model elegantně vyvažuje dva základní faktory: vlastní odpuzování částic a míru, do jaké jsou omezeny v prostoru. Změnou těchto parametrů byli vědci schopni přesně předpovídat a reprodukovat tyto identické vzory v mnoha různých materiálech.
Aby vědci ověřili svou teorii, provedli experimenty s použitím různých každodenních předmětů. Plovoucí magnety, koulející se koule a dokonce i mýdlové bubliny byly umístěny v pečlivě navržených nádobách. Překvapivě, navzdory jejich obrovským rozdílům ve vlastnostech, všechny tyto odlišné částice tvořily stejné odlišné geometrické tvary v jejich omezeném prostředí.
Profesor Simon Cox z katedry matematiky Aberystwyth University, účastník této mezinárodní spolupráce, zdůrazňuje univerzalitu přírody: “Zarážející je, že diskrétní objekty tak odlišné, jako jsou mýdlové bubliny a magnetické částice, se mohou chovat stejným způsobem pouze tím, že regulují své omezení. To je mocná připomínka toho, že příroda se často řídí univerzálními zákony, i když se složky zdají zcela odlišné.”
Tento objev má obrovský potenciál pro mnoho oborů. V oblasti biomedicínského inženýrství má potenciál způsobit revoluci ve vývoji cílených terapií a inteligentních systémů podávání léků. Představte si mikroskopické kapsle, které přesně uvolňují léky pouze v místě onemocnění, nebo lešení speciálně navržené tak, aby přesně replikovalo komplexní architekturu zdravých tkání pro regenerativní medicínu.
Dopad přesahuje oblast zdravotnictví: Pochopení toho, jak se částice samoorganizují ve stísněných prostorách, poskytuje cenné poznatky pro průmyslová odvětví, která zpracovávají sypké materiály, jako jsou prášky, zrna nebo granule. To může vést k účinnějším metodám balení a přepravy, minimalizaci odpadu a optimalizaci využití zdrojů.
Tento jednoduchý, ale hluboký objev zdůrazňuje eleganci základních fyzikálních zákonů, které řídí i zdánlivě triviální chování běžných předmětů.
