Wetenschappers hebben ontdekt hoe de natuur de energiekosten minimaliseert in ringen van vloeistoffen met een interne nanostructuur gemaakt van twee chemisch tegenstrijdige polymeren die zijn verbonden met sterke bindingen, of di-blokken, afgezet op een siliciumoppervlak, in een artikel dat binnenkort verschijnt Europees fysiek tijdschrift E .

Josh McGraw en zijn collega's van de McMaster University, Canada, en de Universiteit van Reading, VK, creëerden eerst ringen van di-block polymeren die ze vergelijken met het bouwen van donuts van Lego-blokken vanwege de aard van het gebruikte materiaal. Dit materiaal heeft een interne structuur die is gediscretiseerd als Legoblokken, resulterend in ringen die de naadloze vorm van een donut benaderen (zie foto van nooit eerder geziene nanoschaalassemblages die dit rapport illustreert).

McGraw en zijn collega's maten de dynamiek van op elkaar inwerkende randen in ringstructuren die asymmetrische stappen vertonen, d.w.z., verschillende afstanden binnen en buiten de ring, wanneer deze in eerste instantie is gemaakt. Ze ontdekten dat de interactie die de ring in de loop van de tijd vormgeeft, de afstoting tussen randen is. Hoewel de moleculaire details ongrijpbaar blijven, de bron van deze afstoting is intuïtief:een rand is een defect dat het oppervlakteprofiel verstoort met bijbehorende kosten voor de oppervlakte-energie.

De randafstoting voorkomt dat twee aangrenzende randen te dicht bij elkaar komen. Als twee geïsoleerde randen naderen, de verstoring wijkt verder af, waardoor de evenwichtsrandstructuur wordt vervormd en de vrije energie toeneemt. Voor ringen die uitsluitend onderhevig zijn aan de afstotende randinteractie, de auteurs vonden dat de evenwichtsvorm van hun randen symmetrisch moest zijn.

Deze randen kunnen worden beschouwd als defecten in een materiaal met een verder perfecte orde op nanoschaal. Dus, onderzoek op basis van de opheldering van defectinteracties zou wetenschappers kunnen helpen dergelijke defecten te elimineren door te begrijpen hoe deze materialen zichzelf assembleren. Dergelijke systemen kunnen ook een ideale basis vormen voor het creëren van patronen op nanoschaal, gegevens opslag, en nano-elektronica.