Wat maakt dat deeltjes zichzelf assembleren tot complexe biologische structuren? Vaak, dit fenomeen is te wijten aan de concurrentie tussen aantrekkings- en afstotingskrachten, geproduceerd door elektrische ladingen in verschillende delen van de deeltjes. In de natuur, deze verschijnselen treden vaak op in deeltjes die in een medium zijn gesuspendeerd, ook wel colloïdale deeltjes genoemd, zoals eiwitten, DNA en RNA. Om zelfmontage te vergemakkelijken, het is mogelijk om verschillende plaatsen op het oppervlak van dergelijke deeltjes met verschillende ladingen te "versieren", pleisters genoemd.

In een nieuwe studie gepubliceerd in EPJE , natuurkundigen hebben een algoritme ontwikkeld om de moleculaire dynamica van deze fragmentarische deeltjes te simuleren. De bevindingen gepubliceerd door Silvano Ferrari en collega's van de TU Wenen en het Center for Computational Materials Science (CMS), Oostenrijk, zal ons begrip verbeteren van wat zelfassemblage in biologische systemen mogelijk maakt.

In dit onderzoek, het auteursmodel geladen fragmentarische deeltjes, die bestaan ​​uit een stijf lichaam met slechts twee geladen pleisters, gelegen op tegenovergestelde polen. Vervolgens ontwikkelen ze de vergelijkingen die de dynamiek van een ensemble van dergelijke colloïdale fragmentarische deeltjes bepalen.

Gebaseerd op een bestaande benadering die oorspronkelijk is ontwikkeld voor moleculaire deeltjes, hun simulatie bevat extra beperkingen om te garanderen dat de "versieringen" van de elektrische lading in de loop van de tijd behouden blijven. In dit verband, ze ontwikkelen vergelijkingen om de beweging van de deeltjes te beschrijven; de oplossingen van deze vergelijkingen beschrijven de banen van deze colloïdale deeltjes. Dergelijke moleculaire dynamica-simulaties lenen zich om parallel te draaien op een groot aantal deeltjes.

Met deze bevindingen de auteurs vullen de lessen aan die zijn geleerd uit experimentele observaties van vergelijkbare deeltjes die onlangs in het laboratorium zijn gesynthetiseerd. Recente experimenten hebben aangetoond dat colloïdale deeltjes versierd op twee interactieplaatsen een opmerkelijke neiging vertonen om zichzelf te organiseren tot hoogst ongebruikelijke structuren die stabiel blijven over een breed temperatuurbereik.