Вчені змусили феромагнітну рідина наслідувати біологічним формуванням
Вчені з університету Аальто (Aalto University), Фінляндія, і Паризького технологічного інституту (Paris Institute of Technology, ParisTech) продемонстрували своєрідний "танець" крапельок феромагнітної рідини, рідини, в якій розчинено велика кількість наночастинок з магнітного матеріалу, на поверхні, що володіє сильними водовідштовхувальними властивостями. Незважаючи на уявну простоту цього "танцю", який не йде ні в яке порівняння з метаморфозами феромагнітної рідини, створеними в художніх цілях, вчені, використовуючи змінні магнітні поля, продемонстрували можливість зворотного перемикання між статичним і динамічним принципом самозбірки різних структур.
Доктор Робін Рас (Dr. Robin Ras), вчений з університету Аальто, пояснює цілі проведених ними досліджень: "Ми проводимо дослідження в даному напрямку з-за того, що процеси самозбірки різних структур, об'єктом і микромеханизмов відкривають нові шляхи до створення нових інтелектуальних систем і матеріалів. Процес самозбірки - це сукупність процесів, що відбуваються всередині певних матеріалів, речовин і об'єктів, в результаті яких ці об'єкти можуть приймати задану форму або організовуватися в впорядковані структури самостійно, без зовнішнього управління. У природі існує безліч природних систем, що використовують процеси самозбірки в своїх цілях, наприклад, це атоми у кристалічній структурі матеріалу або молекули білка, які самостійно намагаються перейти в самий низький енергетичний стан, а нашою метою є використання цих процесів для створення майбутніх технологічних додатків".
"Формування структури може бути статичним, тобто відбуватися при мінімальній кількості енергії, що подається ззовні, або динамічним, яке відбувається за умови подання ззовні безперервного енергетичного потоку. За останні роки вченим вдалося створити безліч самособирающихся функціональних матеріалів, але всі вони засновані на статичних процесах. Наша експериментальна система демонструє шлях до створення більш універсальних матеріалів, які можуть самособираться самостійно в статичному режимі або формувати більш складні структури в динамічному режимі" - розповідає професор Оллі Икала (Olli Ikkala).
Використовуючи експериментальну систему, вчені продемонстрували, що статичні перетворення феромагнітної рідини, що відбуваються в момент, коли на них впливає постійне магнітне поле, переходять у динамічні, отримуючи потік енергії від введеної штучно змінної складової магнітного поля. Незважаючи на зовнішню простоту, фізика переходу є досить складним процесом, в результаті якого з матеріалу формуються більш складні зразки, а найбільш складна форма виходить точно в момент переходу від статичних до динамічних процесів, в момент, коли кількість подається ззовні енергії перевищує певний поріг.
"Глибоке розуміння процесів, що відбуваються в самособирающихся матеріалах, дозволить нам зрозуміти, як працюють динамічні біологічні структури, з яких складається навколишній нас живий світ і ми з вами", - розповідає Яакко Тімонен (Jaakko Timonen), вчений з університету Аальто, - "Здатність контролювати і управляти поведінкою таких матеріалів може знайти широке застосування в науці і промисловості, в медицині. На основі таких технологій можна створити лабораторії-на-чіпі наступного покоління, які можуть стати універсальними діагностичними інструментами майбутнього".