Pensa alle bolle di sapone, ai cuscinetti a sfera o persino ai magneti. Questi oggetti sembrano mondi separati, ma un nuovo studio rivela che condividono un inaspettato punto comune: quando confinate in modi specifici, queste diverse particelle si dispongono in schemi geometrici sorprendentemente simili.
Questa scoperta, pubblicata sulla rivista Physical Review E, mette in discussione le nostre ipotesi su come materiali apparentemente disparati si comportano sotto pressione. Apre interessanti possibilità per la progettazione di materiali innovativi con applicazioni che vanno dalla medicina ai prodotti di uso quotidiano.
La svolta è arrivata da un sofisticato modello matematico sviluppato da un team internazionale di ricercatori guidati dal dottor Paulo Douglas Lima dell’Università Federale del Rio Grande do Norte in Brasile. Il modello bilancia elegantemente due forze fondamentali: la repulsione intrinseca delle particelle e il grado in cui sono confinate nel loro spazio. Modificando questi parametri, gli scienziati hanno potuto prevedere e riprodurre con precisione questi modelli identici su una varietà di materiali.
Per testare la loro teoria, i ricercatori hanno condotto esperimenti utilizzando un assortimento di oggetti di uso quotidiano. Magneti galleggianti, cuscinetti a sfera e persino bolle di sapone sono stati collocati in contenitori meticolosamente progettati. Sorprendentemente, nonostante le loro proprietà molto diverse, tutte queste particelle disparate formavano le stesse forme geometriche distinte all’interno dei loro ambienti confinati.
Il professor Simon Cox del Dipartimento di Matematica dell’Università di Aberystwyth, che faceva parte di questa collaborazione internazionale, sottolinea l’universalità insita nella natura: “Ciò che è affascinante è che oggetti discreti così vari come bolle di sapone e particelle magnetiche possono essere fatti comportare allo stesso modo semplicemente modificando il modo in cui sono confinati. È un potente promemoria del fatto che la natura spesso segue regole universali, anche quando gli ingredienti sembrano completamente diversi.”
Questa scoperta rappresenta un’enorme promessa per diversi campi. Nell’ingegneria biomedica, potrebbe rivoluzionare lo sviluppo di terapie mirate e sistemi di somministrazione intelligente dei farmaci. Immaginate capsule microscopiche che rilasciano con precisione farmaci solo nel sito di una malattia, o impalcature progettate per imitare perfettamente l’intricata architettura dei tessuti sani per la medicina rigenerativa.
L’impatto si estende oltre l’assistenza sanitaria: comprendere come le particelle si autoassemblano in spazi confinati offre preziose informazioni per le industrie che si occupano di materiali granulari come polveri, granuli o pellet. Ciò potrebbe portare a metodi di imballaggio e trasporto più efficienti, riducendo al minimo i rifiuti e ottimizzando l’utilizzo delle risorse.
Questa scoperta semplice ma profonda sottolinea l’eleganza delle leggi fisiche fondamentali che governano anche il comportamento apparentemente banale degli oggetti di uso quotidiano.
