Terwijl structuren die schuimachtige arrangementen van bellen nabootsen, lichtgewicht en goedkoop zijn om te bouwen, ze zijn ook opmerkelijk stabiel. De bubbels die het iconische Beijing Aquatics Centre bedekken, bijvoorbeeld, hebben allemaal hetzelfde volume, maar zijn zo gerangschikt dat het totale oppervlak van de constructie tot een minimum wordt beperkt, waardoor de constructie van het gebouw wordt geoptimaliseerd. De wiskunde die aan dit gedrag ten grondslag ligt, wordt nu goed begrepen, maar als de oppervlakten van de bellen niet gelijk zijn, de situatie wordt ingewikkelder. uiteindelijk, dit maakt het moeilijker om algemene uitspraken te doen over hoe de totale oppervlakte of, in 2D, rand lengte, of 'omtrek', kan worden geminimaliseerd om de structurele stabiliteit te optimaliseren.

In nieuw onderzoek gepubliceerd in Het European Physical Journal E , Francis Headley en Simon Cox van de Aberystwyth University in het Verenigd Koninkrijk onderzoeken hoe verschillende aantallen 2-D-bubbels van twee verschillende gebieden kunnen worden gerangschikt in cirkelvormige schijven, op manieren die hun omtrek minimaliseren.

Met behulp van computersimulaties van maximaal tien bellen, het duo onderzocht hoe de vormen van de bubbels geoptimaliseerd konden worden, terwijl ze de wiskundige wetten voor bellenvorming gehoorzamen. Hun werk zou de weg kunnen banen voor nieuwe ontwerpen van complexe schuimachtige structuren die zowel sterker als goedkoper zijn dan eerdere ontwerpen. Het zou ook nieuwe inzichten kunnen verschaffen in de algemene natuurkundige wetten die de optimale lay-out van bellen met verschillende gebieden bepalen. Om tot deze conclusies te komen, Headley en Cox merkten op hoe de complexiteit snel toeneemt voor grotere aantallen totale bellen; terwijl vijf bubbels op 20 verschillende manieren kunnen worden gerangschikt, in totaal 314, 748 structuren zijn mogelijk voor tien bellen.

Headley en Cox berekenden hun optimale bellenrangschikking met behulp van geavanceerde software om de laagste omtrekrangschikking van bellen voor elke oppervlakteverhouding te vinden. Voor elke hoeveelheid bubbels, ze hebben uiteindelijk vastgesteld dat het aantal structuren met de kleinste omtrek voor een bepaald bereik van oppervlakteverhoudingen toenam naarmate het aantal bellen toenam, en vandaar dat het bereik van oppervlakteverhoudingen dat een bepaalde bellenstructuur met de kleinste omtrek oplevert, smaller werd.