به گزارش باشگاه خبرنگاران جوان به نقل از stanford، محققان استنفورد روشی مقرون به صرفه برای مطالعه سیستم‌ها و مواد پیچیده طراحی کردند. حرکات قطرات رنگ‌های خوراکی می‌تواند عملکرد درونی مواد پیشرفته و سیستم‌های طبیعی پیچیده را آشکار و مشکل ۳ جسمی را حل کند. اکنون، یک روش آزمایشی ساده روی میز است که توسط مهندسان دانشگاه استنفورد توسعه یافته است. مواد لازم برای شروع آزمایش شامل یک سطح لغزنده (مثلاً یک لام شیشه ای)، یک نشانگر دائمی و مخلوطی از آب و پروپیلن گلیکول، یک ماده رایج در رنگ‌های غذایی است.

سیستم قطرات رقصنده چیست؟

با این منابع، محققان روش جدیدی برای نمونه‌سازی سریع هندسه‌های پیچیده اختراع کردند. تقارن‌های آینه‌ای موجود در مسائل مورد علاقه به جای سیاراتی که در اطراف منظومه شمسی پراکنده شده اند و بسیاری از قطرات ریز که در فاصله دور با یکدیگر تعامل می‌کنند، باعث می‌شود تا ناظر بتواند مستقیماً نحوه تکامل منظومه در طول زمان را تماشا و دستکاری کند. ایده کشف نقش هندسه در سیستم خودکنش متقابل سال‌ها پیش زمانی مطرح شد که این گروه یک سیستم جدید ماده فعال را با نام "قطرات رقصنده" منتشر کرد که در آن فعل و انفعال پیچیده‌ای از برهمکنش‌ها در قطرات در حال تبخیر پدید می‌آمد که می‌توانست یکدیگر را حس کند.

این تکنیک ساده و ارزان را می‌توان برای پاسخ به بسیاری از سوالات مختلف در زمینه‌های بی شمار به کار برد. آنتون مولینا دانشیار مهندسی زیستی گفت:" افراد معمولا با توجه به علایق خود هر ماده‌ای را می‌سازند، اما این سیستم‌ها آنقدر پیچیده هستند که مردم توانایی درک آنها را ندارند. بنابراین، ما از این که بتوانیم از این ابزار سریع و مقرون به صرفه برای کشف سریع بسیاری از مسائل احتمالی استفاده کنیم، هیجان‌زده هستیم."

نقش هندسه در سیستم‌های دینامیکی

با تکیه بر رقص قطرات، محققان می‌دانستند که این افزودنی غذایی قادر به تقلید فعل و انفعالات بین جسم‌های مختلف در سیستم‌های چند بدنه است مانند نیرو‌های گرانشی بین اجرام آسمانی یا نیرو‌های الکترواستاتیکی بین اتم‌ها. در مرحله بعد، برای معرفی هندسه پیچیده که در شبیه‌سازی بسیاری از سیستم‌های پیچیده حیاتی است، محققان شبکه‌های قطره‌ای ایجاد کردند که با دقت در طلا چاپ می‌شد یا به معنای واقعی کلمه با نشانگر دائمی ترسیم می‌شدند. اکتشاف نقش هندسه در سیستم‌های دینامیکی، بینش‌هایی را در مورد پیکربندی‌های عجیب و غریب و آزمایش ایده‌های جدید با سرعت بی نظیر امکان‌پذیر می‌سازد.

محققان ابتدا روی شبکه‌های چند ضلعی ساخته شده از شش ضلعی‌های کوچک‌تر تمرکز کردند، زیرا ساده‌ترین ساختاری است که منجر به یک تکامل غیرمعمول می‌شود. این قطرات در شبکه‌ها با انگیزه دستیابی به کمترین حالت انرژی ممکن توده‌های سه تایی تشکیل می‌دهند و به طور کلی به سمت مرکز شبکه حرکت می‌کنند. اولین حرکت آنها بلافاصله پس از قرار گرفتن در شبکه اتفاق می‌افتد، اما تغییرات فردی که باعث ایجاد تغییرات در بین قطرات دیگر می‌شود به مدت چند دقیقه ادامه می‌یابد. سازماندهی چند مرحله‌ای سیستم یکی از ویژگی‌های جهانی و مهم در این زمینه است که در آن تمام قطرات به طور همزمان در حال ارتباط هستند و از طریق یک فاز بخار نامرئی به یکدیگر فشار می‌آورند.

با گذشت زمان، همه چیز در حال تبخیر است و بخار آب از سیستم خارج می‌شود. محققان علاوه بر شش ضلعی‌ها، شبکه‌های مربعی مختلفی ایجاد کردند که بر روی مدل‌های رایج در فیزیک، محاسبات و علم مواد نگاشته می‌شوند. درک بیشتر این سیستم‌ها می‌تواند به طراحی لایه‌های نسل بعدی برای محاسبات کمک کند که ممکن است با معماری‌های معمولی که ما در ریزتراشه‌های فعلی به آن عادت کرده‌ایم، متفاوت باشد. با این حال یک نشانگر و مقداری رنگ خوراکی می‌تواند وسیله‌ای برای توضیح نقش اساسی هندسه در مواد یا حالت‌های انرژی پیچیده برای دانش آموزان باشد.

بیشتر بخوانید

• تولید حسگری برای اندازه‌گیری میدان‌های مغناطیسی بسیار کوچک

انتهای پیام/