Солитоны в действии: как нереципрокные взаимодействия создают ‘живые’ системы

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Наука и космос

В мире науки, где каждое новое открытие может перевернуть наше понимание реальности, группа исследователей из Амстердамского университета представила результаты, которые могут стать основой для создания нового класса метаматериалов — материалов, способных к самостоятельному движению и взаимодействию с окружающей средой. Эти метаматериалы, обладающие способностью к самоорганизации, могут стать ключом к разработке роботов нового поколения, способных к автономным функциям.

Автор: Designer

Исследование, опубликованное в престижном журнале Nature, раскрывает потенциал топологических солитонов — уникальных конфигураций в материале, которые сохраняют свою форму и способны перемещаться без изменений. Эти солитоны напоминают изгибы в старинных телефонных шнурах или складки в белковых молекулах, но их возможности намного шире.

Секрет новых метаматериалов заключается в нереципрокных взаимодействиях — когда один элемент системы реагирует на другой не так, как тот на него. Это принципиально новый подход в физике, который позволяет материалам выходить за рамки обычного равновесия и приобретать свойства, ранее считавшиеся прерогативой живых организмов.

Аспирант Йонас Венстра и его коллеги разработали метаматериал, состоящий из цепочки вращающихся стержней, соединённых эластичными лентами. Каждый стержень оснащён моторчиком, создающим силу, зависящую от положения стержня относительно соседей. Это создаёт условия для движения солитонов в одном направлении, подобно домино, но с возможностью бесконечного повторения процесса без внешнего вмешательства.

Такие метаматериалы могут стать основой для создания роботов, способных к самостоятельному движению, восприятию окружающей среды и даже базовой обработке информации. Они могут найти применение в медицине, инженерии, а также в разработке новых видов тканей и строительных материалов.

Этот прорыв открывает двери в мир, где материалы не просто служат определённой функции, но и активно участвуют в процессах жизни, становясь по-настоящему ‘живыми'. Возможно, уже скоро мы увидим, как эти материалы изменят наш повседневный мир, добавив в него нотку научной фантастики.

Нереципрокные взаимодействия: ключ к ‘живым' материалам

Нереципрокные взаимодействия — это когда действие одного объекта на другой не вызывает равное и противоположное действие в ответ. В мире физики это явление долгое время оставалось недооцененным, поскольку оно нарушает классическое понимание равновесия. Однако именно эти взаимодействия открывают путь к созданию материалов, которые могут активно реагировать на изменения в окружающей среде и даже самостоятельно двигаться.

Венстра и его команда показали, что введение нереципрокных взаимодействий в метаматериалы позволяет солитонам генерировать собственные движущие силы, что делает их похожими на живые системы. Это открытие может привести к созданию новых типов роботов, которые будут функционировать не благодаря централизованному управлению, а благодаря совокупности активных частей.

Солитоны и антисолитоны: бесконечное движение

Солитоны и антисолитоны в метаматериале Венстры могут перемещаться вдоль цепи без необходимости ‘перезагрузки', подобно тому, как домино опрокидывает следующий камень. Однако в отличие от домино, которое падает только один раз, солитоны и антисолитоны могут продолжать движение, создавая цепную реакцию, которая не требует внешнего вмешательства для продолжения.

Это свойство делает метаматериалы идеальными для создания саморегулирующихся систем, способных к самостоятельному движению и взаимодействию с окружающей средой. Такие системы могут быть использованы для создания новых типов волноводов, способных к фильтрации и обработке информации, а также для разработки роботов, способных к автономным функциям.

Заключение: метаматериалы на границе живого и неживого

Открытие, сделанное командой Венстры, представляет собой значительный шаг вперёд в понимании того, как материалы могут взаимодействовать с окружающей средой и выполнять функции, традиционно считавшиеся возможными только для живых существ. Это исследование может стать основой для создания нового поколения роботов и метаматериалов, которые будут не просто инструментами в руках человека, но и активными участниками в процессах жизни и развития технологий.

2 комментария

S
переводчика надо нанимать более подкованного… а законы сохранения никто не отменял и революций тут нам не надо
a
Журнал Nature не так давно обгадился с высокотемпературной сверхпроводимостью. Публиковал, потом отзывал статьи, банил авторов, чьи результаты публиковал с большой помпой.
Мне казалось, что пик исследований солитонов прошел лет так двадцать назад. Народ решил опять освоить свободную делянку?

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Ученые впервые наблюдали процесс, давший начало сложной жизни на Земле: как контакт двух простых клеток изменил ход эволюции

Один из самых сложных вопросов в современной биологии — это механизм появления эукариотической клетки. Вся жизнь на Земле делится на простые микроорганизмы (бактерии и археи) и...

Архитектура преисподней: как на самом деле устроен источник магмы Йеллоустоунского супервулкана

Традиционно считалось, что под Йеллоустоуном находится мантийный плюм. Согласно этой классической концепции, глубоко в недрах планеты, на границе земного ядра и мантии, зарождается мощный...

Секрет Саграда Фамилия: почему у самого высокого храма мира предел высоты в 172 метра

В прошлой статье я писал про долгострой, и вот совпадение, тоже храм, в Таиланде. Но если Храм Истины это самый масштабный проект целиком из древесины, то Саграда Фамилия уже самый высокий...

Как первоцветы выживают в суровых условиях ранней весны

Ранняя весна в центральной полосе России — время, когда природа только пробуждается от зимнего сна. Еще в низинах лежит снег, а на полянках появляются первые цветы, это кажется настоящим...

Где находится самый старый пароход в России и почему его сохранили

На набережной Енисея в центре Красноярска стоит пароход, который по праву считается одним из самых старых сохранившихся судов России. Грузопассажирский колёсный пароход «Святитель Николай»,...