Voor jaren, onderzoekers hebben gezocht naar de werkingsprincipes van zelfassemblage die op dezelfde manier een cel (een complex biologisch organisme) en een kristal (een veel eenvoudiger anorganisch materiaal) kunnen bouwen.

Nutsvoorzieningen, een team van wetenschappers in Turkije heeft de fundamentele principes gedemonstreerd van een universeel zelfassemblageproces dat inwerkt op een reeks materialen - van enkele atomen - grote kwantumstippen tot bijna 100 biljoen atomen - grote menselijke cellen. Hun methode is gemarkeerd in Natuurfysica .

"Om zelfmontage te starten, ofwel dwingt u het systeem om een ​​specifiek resultaat te leveren, of je gebruikt de innerlijke dynamiek ervan in je voordeel voor universele resultaten. We volgden de tweede benadering, " zegt Dr. Serim Ilday van Bilkent University-UNAM, die de studie leiden.

De onderzoekers toonden niet alleen de zelfassemblage aan van zowel eenvoudige als complexe structuren die meer dan vier ordes van grootte verschillen in grootte en massa. Ze komen allemaal samen volgens een sigmoïde functie, ook wel de S-curve genoemd. nieuwsgierig, ze merkten ook op dat de individuele afwijkingen van de S-curves de statistieken van de Tracy-Widom-verdeling volgen, die zich manifesteert in diverse, sociaal, economisch, en fysieke systemen.

"Serim en ik woonden een wiskundeseminar bij, waar we deze specifieke distributie voor het eerst zagen. Serim keek me aan en zei:'dat is het; we moeten het zoeken, "en dat deden we." zegt Dr. F. Ömer Ilday van Bilkent University-UNAM, Natuurkunde, en elektrische en elektronische techniek, co-auteur van het artikel. Het seminar werd gegeven door Dr. Gökhan Yıldırım, van Bilkent University-Wiskunde, een andere co-auteur, wie zegt, "Na het seminarie ze kwamen naar me toe, het idee was fascinerend, en we zijn er meteen mee aan de slag gegaan." Dr. Ghaith Makey, de eerste auteur van het artikel, voegt toe, "Wat ons tegenwoordig motiveert, is het voorspellen en bestuderen van nieuwe voorbeelden van systemen in Tracy-Widom universaliteit, en begrijpen waarom het zich in heel veel verschillende systemen manifesteert.".

Het team demonstreerde verder hoe hun methode nuttig zou kunnen zijn voor praktische toepassingen. "De mogelijkheden zijn eindeloos. Bijvoorbeeld, een onbekende infectie wordt gedetecteerd op de IC van een ziekenhuis. In plaats van uren of dagen te wachten om de boosdoener te identificeren, binnen enkele minuten, u kunt een monster nemen, kandidaat-medicijnen toevoegen, kijken of ze een einde maken aan de infectie", zegt dr. E. Doruk Engin van het Ankara University-Biotechnology Institute. "Het was ongelooflijk om te zien hoe gemakkelijk levende organismen binnen enkele seconden konden worden gemanipuleerd, " zegt Dr. Özgür Şahin van Bilkent University-Molecular Biology and Genetics, en ook van de Universiteit van South Carolina. Dr. Hilmi Volkan Demir van Bilkent University-UNAM, Natuurkunde, en Electrical and Electronics Engineering en ook van NTU Singapore, een co-auteur van het artikel, voegt eraan toe:"Zo'n onmiddellijke controle over kleine, snelle kwantummaterie gaat in veel opzichten de mogelijkheden van de huidige technologie te boven. Het kan een reële impact hebben op nanotechnologie."

Onderzoekers benadrukken dat dit zeker niet het einde van het verhaal is, dat zelfassemblageonderzoek een lange en moeilijke weg te gaan heeft in het ontdekken en toepassen van de principes van moeder natuur. Dr. Serim Ilday voegt toe, "Mogelijke praktische toepassingen terzijde, onze methode is een geweldig hulpmiddel om de fysica te onderzoeken van hoe aangedreven systemen ver van evenwicht evolueren. Dit omvat epidemieën; in feite, onze voorlopige analyse van COVID-19-gegevens suggereert dat de fluctuaties mogelijk de Tracy-Widom-statistieken volgen, net als ons systeem." Dr. F. Ömer Ilday voegt eraan toe:"Interessanter, ons analytisch model past beter bij COVID-gegevens dan de S-curve. Als je dit allemaal ziet, we besloten om de fysica van de pandemie snel te onderzoeken."