Neem een ​​duik in wat misschien wel het kleinste koraalrif ter wereld is. Wetenschappers van de University of Colorado Boulder gebruiken een soort materiaal genaamd vloeibare kristallen om ongelooflijk kleine, wervelende scholen "vissen, " volgens een onderzoek dat onlangs in het tijdschrift is gepubliceerd Natuurcommunicatie .

De vissen zijn in dit geval eigenlijk geen waterdieren. Het zijn minuscule verstoringen in de oriëntatie van de moleculen waaruit oplossingen van vloeibare kristallen bestaan. zei Hayley Sohn, hoofdauteur van de nieuwe studie.

Maar onder de microscoop deze moleculaire vervormingen - waarvan er 10 de breedte van een mensenhaar zouden kunnen vullen - zien er zeker levend uit. Deze pseudo-deeltjes kunnen als een groep in elkaar ronddraaien, verschuiven hun beweging op een dubbeltje en stromen zelfs rond obstakels wanneer ze worden blootgesteld aan verschillende elektrische stromen.

"Door die spanning af te stemmen, Ik kan ze in verschillende richtingen laten bewegen en ze een mooi cluster laten vormen waar ze allemaal aan elkaar vast zitten. Ze kunnen zich vertakken in een ketting en dan weer bij elkaar komen, " zei Sohn, een afgestudeerde student in het Materials Science and Engineering-programma aan CU Boulder. "Het is erg leuk om mee te spelen."

Het team hoopt dat hun kleine riffen ooit onderdeel kunnen worden van nieuwe smartphoneschermen of zelfs videogames.

Studie co-auteur Ivan Smalyukh, een professor in het departement Natuurkunde, legde uit dat vloeibare kristallen een belangrijk onderdeel zijn van moderne weergavetechnologieën, van computertablets tot high-definition tv's.

"Ons werk is zeer compatibel met deze miljardendisplay-industrie, " zei Smalyukh. "Het zou kunnen bijdragen aan het nieuwe spectrum van manieren waarop mensen en computers met elkaar omgaan."

De ontdekking van zijn groep, echter, kwam bijna per ongeluk tot stand.

Sohn had geëxperimenteerd met nieuwe manieren om grote groepen van die vervormingen te creëren in vloeibare kristaloplossingen, een fenomeen dat natuurkundigen 'solitonen' noemen.

De vloeibare kristaloplossingen van het team, ze zei, zijn samengesteld uit triljoenen staafvormige moleculen - denk aan hen als de menigte in CU Boulder's Folsom Field, die ze kan zien vanuit het raam van haar kantoor. Normaal gesproken, die voetbalfans lopen elkaar niet in de weg, maar als je een vloeibare kristaloplossing op een precieze manier bereidt, ze zullen samen beginnen te knijpen.

"We kunnen omstandigheden creëren die het vloeibare kristal gefrustreerd maken, ' zei Smalyukh.

Om die frustratie te compenseren, Er zullen zich kleine holtes vormen in de vloeibare kristaloplossing waarin de moleculen binnenin op ongebruikelijke manieren buigen en draaien. Deze solitons bewegen niet echt in de traditionele zin. In plaats daarvan, hun vervormde structuur gaat door de oplossing, een beetje zoals een ander veel voorkomend verschijnsel in sportarena's.

"Het is alsof je in het stadion bent, en de menigte doet de golf, "Zei Sohn. "De golf beweegt alleen omdat de mensen veranderen hoe ze hun armen richten."

Op een dag in het laboratorium, Sohn maakte een microscoopglaasje met een groep van verschillende solitonen, nam toen een pauze. Toen ze terugkwam, haar creaties waren niet meer op het scherm te zien.

"Ik dacht, 'Oh, Nee. Ik moet dit experiment helemaal opnieuw doen, '" zei Sohn. "Toen keek ik naar de videoweergave en zag ik dit scholingsgedrag. Ik was gewoon verbaasd. Het was geen mislukking."

En, Sohn heeft toegevoegd, de solitons bewogen niet als levenloze objecten. Ze legde uit dat onder de juiste voorwaarden, deze moleculaire vissen kunnen met elkaar interageren. Dat betekent dat ze elkaar kunnen tegenkomen en elkaars trajecten kunnen beïnvloeden, patronen creëren die bijna onmogelijk van tevoren te voorzien zijn - vandaar de vergelijking met duizenden vissen die hun bewegingen met elkaar verbinden.

Het is een onderzoeksgebied dat Sohn zei, past bij haar eigen hobby's.

"Een van de beste onderdelen van dit onderzoek, voor mij, is dat ik inspiratie kan putten uit en verbindingen kan leggen met de natuur, zoals de scholen vissen die ik heb zien duiken, "zei ze. "De volgende keer dat ik ga duiken, Ik noem het gewoon onderzoek."

Smaljoek, vooral, is enthousiast over hoe onvoorspelbaar de scholen van solitons kunnen zijn. Hij zei dat dergelijk gedrag zou kunnen leiden tot verschillende soorten interactieve weergavetechnologie, een waarin de beelden die je op een scherm ziet niet per se voorgeprogrammeerd zijn, maar verschijnen en verschuiven volgens de opkomende bewegingen van de soliton-scholen.

"Stel je een nieuw type computerspel voor waarbij je niet kunt voorspellen wat er zal gebeuren nadat je op het scherm hebt gedrukt, "Zei Smalyukh. "Het zou niet geprogrammeerd zijn, maar gevormd door opkomende verschijnselen."