Een team van chemici uit de VS en China heeft een kubus van gekleurde, hydrogel blokken, die eruitziet en zich gedraagt ​​als een Rubik's Cube. De onderzoekers zeggen dat hun werk meer is dan alleen leuk om mee te spelen:het kan nieuwe manieren inspireren om informatie op te slaan en te detecteren, en mogelijk zelfs patiënten helpen hun medische toestand te controleren.

Net als het speelgoed, de nieuwe structuur bevat draaibare afzonderlijke rijen en kolommen; door deze te manipuleren verandert het kleurpatroon op de zes vlakken van de kubus. Maar in tegenstelling tot het harde plastic van een Rubik's Cube, deze nieuwe structuur is gemaakt van een zelfherstellende hydrogel, een zacht polymeermateriaal dat grote hoeveelheden water kan absorberen en nieuwe chemische bindingen kan vormen wanneer oude bindingen breken.

Het team bedacht de structuur als onderdeel van een grotere inspanning om nieuwe manieren te vinden om informatie in fysieke objecten te coderen.

"Denk aan QR-codes, dit zijn patronen van zwarte en witte pixels op een tweedimensionaal oppervlak dat wordt gebruikt om informatie op te slaan, " zei Jonathan Sessler, een professor in de chemie aan de Universiteit van Texas in Austin en co-auteur van een studie die vandaag in het tijdschrift is gepubliceerd Geavanceerde materialen . "We onderzoeken manieren om informatie te coderen in kleurpatronen en in drie dimensies, theoretisch leidt tot een veel hogere informatiedichtheid."

Wiskundigen schatten dat er ongeveer 43 triljoen - dat is 43 keer 10 tot 18e macht - unieke configuraties van een Rubik's Cube, wat suggereert dat één kubus een enorme hoeveelheid informatie kan bevatten.

"In korte tijd je kunt de interacties tussen de kleine blokjes manipuleren, "zei Sessler. "Het is plakkerig, maar ze lopen niet vast. Dan over een langere tijd, zeg 24 uur, de structuur vergrendelt op zijn plaats."

De 27 bouwstenen in de kubus zijn gekleurd met behulp van een revolutionaire nieuwe klasse fluorescerende stippen, uitgevonden door Ben Zhong Tang, een chemicus aan de Hong Kong University of Science and Technology, en het project werd geleid door Xiaofan Ji, een voormalig postdoctoraal onderzoeker aan de UT Austin, werkt nu in het lab van Tang.

Wanneer delen van een zelfherstellende hydrogel uit elkaar worden gescheurd en vervolgens in een andere richting worden vastgemaakt, nieuwe chemische bindingen vormen om het in de nieuwe configuratie te houden. Een van de uitdagingen bij het maken van de nieuwe squishy Rubik's Cube was om de bindingen zo zwak te maken dat rijen gemakkelijk met de hand konden worden gedraaid, maar toch sterk genoeg om de hele structuur zijn vorm te laten behouden.

Verdere ontwikkeling zal nodig zijn voordat de innovatie kan worden toegepast op gegevensopslag, of voor andere toepassingen, zoals in draagbare sensoren die de chemische veranderingen van een patiënt bewaken, bijvoorbeeld, bij iemand met diabetes.

In 1980, in de dagen voordat oplossingen voor alle problemen van het leven slechts een snelle zoektocht op internet verwijderd waren, Sessler gebruikte wiskunde om verschillende reeksen rotaties te vinden die konden worden gebruikt om kleurpatronen op een Rubik's Cube op een gecontroleerde manier te herschikken. Met voldoende tijd, hij zou een vervormde kubus kunnen nemen en in zijn oorspronkelijke staat herstellen, met effen kleuren op elk gezicht.

"Ik zou op een feestje zijn en iemand zou me een Rubik's Cube toegooien, ' herinnerde Sessler zich. 'En ik zou de hoek om gaan en het binnen een sociaal aanvaardbare tijd oplossen - ongeveer 10 of 20 minuten.'

"Nutsvoorzieningen, " zei Sessler, "met deze nieuwe Rubik's Cube, we hoeven het alleen maar uit elkaar te halen en de blokken weer aan elkaar te plakken waar we willen. We kunnen het probleem binnen enkele seconden oplossen door de kracht van scheikunde te gebruiken om vals te spelen."