En kall vinterdag, Moneesh Upmanyu tog en promenad med sin son nära deras hem utanför Boston. De passerade en rododendronbuske, dess tjocka gröna blad krullade ihop till tunna rör som hängde slentrigt från stjälkarna. Den såg död ut, eller dör.

Men när Upmanyu, professor i maskin- och industriteknik vid nordöstra, gick förbi platsen några dagar senare, en varmare dag, växten verkade ha återupplivats. Bladen spreds ut platt och lyftes uppåt mot solen. Hans son hade en fråga:Varför?

"Jag hade inget svar, "Säger Upmanyu. Men han bestämde sig för att ta reda på det.

Upmanyu studerar strukturmässiga egenskaper hos olika material och hur de reagerar på stimuli, för användning i saker som mikroelektronik eller robotsystem. I ett nyligen publicerat papper på omslaget till denna månads Journal of the Royal Society Interface , Upmanyu och hans kollegor undersökte de mekaniska aspekterna av hur rhododendron lämnar lock och hänger.

"Inom robotik, mikroelektroniska enheter, du vill designa omkopplare som kan skapa kontakt och koppla bort bara baserat på någon stimulans, som temperatur, ljus, eller till och med vidröra, "Upmanyu säger." Denna typ av förståelse är ganska viktig för att utforma smarta, aktiva strukturer. "

I det här fallet det handlar om vattnets rörelse, Upmanyu säger. När temperaturen sjunker, vatten rör sig från stammen in i bladet, får stammen att hänga. Vattnet fördelas ojämnt genom bladet, och när det fryser, det får bladets ovansida att expandera och undersidan dras ihop. Detta gör att bladet börjar krulla.

Om det var slutet på det, fastän, bladet skulle krypa jämnt nedåt, vilket resulterar i en uppochnedvänd koppform. Det som får bladen att rulla till en tät cigarr är deras stela ryggar, eller midribs, som rinner ner i bladets mitt, säger Hailong Wang, huvudförfattare på studien och professor vid University of Science and Technology i Kina.

"Bladet kan inte böja sig i en kupolformad halvklotformad struktur-det måste bara böja längs en riktning, som den styva mittranden väljer, säger Wang, som tog sin doktorsexamen från nordöstra 2010. "Krökningen utvecklas endast längs en riktning, men det förstärks. "

När forskarna skär remsor från rhododendronblad, skilja dem från midribben, de krullade och vridde löst i alla riktningar. Men med curling begränsad av midribben, dessa krafter omdirigeras till bara en riktning, orsakar en mycket hårdare krullning.

"Det var en överraskning för mig, säger Erik Nilsen, en ekolog vid Virginia Tech som samarbetade i studien. "Jag trodde att motorkraften för rörelse var horisontell på bladet, eftersom bladet krullar från kanterna och ner. "

Den biologiska orsaken till denna curling, Nilsen säger, är att hjälpa dessa växter att överleva på vintern.

Rododendron behåller sina gröna blad hela vintern, trots att det växer i tufft, alpina förhållanden. När lövträden runt dem tappar sina löv, extra solljus når rododendronerna. Men i det kallaste vädret kan de inte använda det - deras ämnesomsättning stängs av.

"Så de tar in strålning och de har inte de biokemiska mekanismerna för att överföra den strålningen till fotosyntes, "Säger Nilsen." De har mycket energi som kommer in i bladet och har inget att göra med det. "

Att strålning kan skada bladen. Genom att curla och hänga, rhododendronblad minskar drastiskt mängden solljus som träffar dem när de inte kan använda det.

Detta kan också hjälpa dem att tina långsammare efter en frost, Upmanyu säger. Om bladen tinar och viker sig för snabbt, frostnålar kan punktera och skada bladens yta.

Att förstå hur dessa mekanismer fungerar i rododendron kan potentiellt hjälpa forskare att konstruera grödor som är mer motståndskraftiga mot kallt väder. Men Upmanyu är också intresserad av hur samma principer kan tillämpas på teknik.

"Jag är intresserad av hur ark ändrar form och hur vi kan programmera smarta strukturer, och naturen erbjuder ofta robusta strategier som väntar på att utnyttjas, "Upmanyu säger." Detta var ett vackert exempel på en reversibel formförändring, där vattenrörelse driven av temperatur var en stimulans.