Токио ғылым университетінің ғалымдары 10 мыңнан астам бөлшектің өзара емес әсерлесу арқылы ұжымдық қозғалысын көрсетті
Материал бірнеше дереккөз негізінде жасанды интеллектпен дайындалды — түпнұсқаларға сілтемелер төменде.
Токио ғылым университетінің ғалымдары 10 мыңнан астам коллоидты бөлшектің әрекет-қарсы әрекет симметриясын бұза отырып, ұжымдық қозғалыс жасай алатынын көрсетті. Өздігінен қозғалмайтын бөлшектер асимметриялық жұптар түзіп, айнымалы электр өрісі әсерінен бір сағаттан астам уақыт бойы қозғалыста болды. Бұл туралы Physical Review Letters журналында 6 тамызда жарияланған зерттеуде айтылған.
Эксперименттік жүйе
Зерттеушілер екі түрлі өлшемдегі — радиусы 1 және 1,5 микрометр болатын полистирол коллоидты бөлшектерін мөлдір индий-қалайы оксиді электродтары арасындағы суға орналастырды. Айнымалы электр өрісі берілген кезде электрогидродинамикалық (ЭГД) ағындар пайда болып, оның күші бөлшек өлшеміне қарай күрт өсті. Жүйе 10 мыңнан астам бөлшекті қамтып, динамиканы бір сағаттан астам уақыт бойы сақтады. Жұмысқа Токио ғылым университетінен профессор Ютака Сумино мен ассистент-профессор Киваму Ёсии, сондай-ақ студенттер Сёма Хара, Кэйсукэ Киттака, Хироаки Исикава және Масадзуми Окада жетекшілік етті.
Өзара емес әсерлесулер
ЭГД ағындарының күші бөлшек өлшемімен бірге өсетіндіктен, радиусы 1,5 мкм үлкен бөлшектер күштірек ағын тудырып, 1 мкм кіші бөлшектерді өздеріне қарай кері бағыттағы әсерден гөрі күштірек тартты. Бұл теңгерімсіздік тек пассивті жүйелер үшін әділетті Ньютонның үшінші заңы бойынша әрекет пен қарсы әрекет симметриясын бұзды. Нәтижесінде кіші бөлшектер үлкендерін «қуалайтын» өзара емес тиімді әсерлесу пайда болып, айқын «алды-артқы» бағдарланған асимметриялық жұптардың өздігінен түзілуіне әкелді.
Ұжымдық қозғалыс және маңызы
Бақыланған динамика үлкен ауқымда және ұзақ уақыт бойы сақталды, бұл жүйені көпбөлшекті өзара емес физика үшін тәжірибелік басқарылатын полигонға айналдырды. Сумино атап өткендей, платформа симметрия бұзылуынан ұжымдық құбылыстардың қалай туындайтынын зерттеуге мүмкіндік береді. Physical Review Letters журналында жарияланған зерттеу бөлшекаралық күштер асимметриялы болған кезде, жеке бөлшектердің өздігінен қозғалысынсыз-ақ роение және кластерлену сияқты белсенді материяның мінез-құлқы пайда болатынын көрсетеді.
Бұдан әрі
Токио ғылым университетінің тобы бөлшектер концентрациясы мен электр өрісінің параметрлерін өзгерту арқылы роение мен фазалық бөліну сияқты күрделірек ұжымдық күйлерге әкелетінін зерттеуді жоспарлап отыр. Алайда, мұндай өзара емес механизмдер биологиялық белсенді материяда рөл атқара ма немесе микроробототехникада пайдаланылуы мүмкін бе, әзірге белгісіз.
1 дереккөз
Токио ғылым университетінің ғалымдары 10 мыңнан астам бөлшектің өзара емес әсерлесу арқылы ұжымдық қозғалысын көрсетті
