Згадайте мильні бульбашки, стрибучі м’ячі чи навіть магніти. Ці об’єкти здаються абсолютно різними, але нові дослідження показують, що вони мають несподівану властивість: якщо їх помістити в певні умови, ці різні частинки впорядковуються у вражаюче схожі геометричні візерунки.
Це відкриття, опубліковане в журналі Physical Review E, ставить під сумнів наше розуміння того, як, здавалося б, різні матеріали поводяться під тиском. Це відкриває захоплюючі можливості для розробки інноваційних матеріалів із застосуванням у різноманітних сферах – від медицини до побутових предметів.
Прорив стався завдяки складній математичній моделі, розробленій міжнародною групою дослідників під керівництвом доктора Пауло Дугласа Ліма з Федерального університету Ріо-Гранді-ду-Норті (Бразилія). Модель елегантно врівноважує два фундаментальні чинники: властиве відштовхування частинок і ступінь їх обмеженості в просторі. Змінюючи ці параметри, вчені змогли точно передбачити та відтворити ці ідентичні моделі в багатьох різних матеріалах.
Щоб перевірити свою теорію, дослідники провели експерименти з використанням різноманітних повсякденних предметів. Плаваючі магніти, кульки, що котяться, і навіть мильні бульбашки були поміщені в ретельно розроблені контейнери. Дивно, але незважаючи на величезну різницю у властивостях, усі ці різнорідні частинки утворювали однакові чіткі геометричні форми в обмеженому середовищі.
Професор Саймон Кокс з факультету математики Університету Аберіствіта, учасник цієї міжнародної співпраці, наголошує на універсальності природи: «Що вражає, так це те, що окремі об’єкти, такі різні, як мильні бульбашки та магнітні частинки, можуть поводитися однаково, лише регулюючи їх обмеження. Це потужне нагадування про те, що природа часто слідує універсальним законам, навіть якщо інгредієнти здаються абсолютно різними».
Це відкриття має величезний потенціал для багатьох галузей. У галузі біомедичної інженерії він має потенціал зробити революцію в розробці цільової терапії та інтелектуальних систем доставки ліків. Уявіть собі мікроскопічні капсули, які точно вивільняють ліки лише в місці захворювання, або каркаси, спеціально розроблені для точного повторення складної архітектури здорових тканин для регенеративної медицини.
Вплив поширюється не тільки на охорону здоров’я: розуміння того, як частинки самоорганізуються в обмеженому просторі, дає цінну інформацію для галузей промисловості, які працюють із сипучими матеріалами, такими як порошки, зерна або гранули. Це може призвести до більш ефективних методів пакування та транспортування, мінімізації відходів та оптимізації використання ресурсів.
Це просте, але глибоке відкриття підкреслює елегантність фундаментальних фізичних законів, які керують навіть, здавалося б, тривіальною поведінкою звичайних об’єктів.
