Ett team av kemister från USA och Kina har konstruerat en kub av färgade, hydrogelblock, som ser ut och fungerar ungefär som en Rubiks kub. Forskarna säger att deras arbete är mer än bara roligt att leka med:det kan inspirera till nya sätt att lagra och upptäcka information, och kanske till och med hjälpa patienter att övervaka sina medicinska tillstånd.

Precis som leksaken, den nya strukturen innehåller roterbara individuella rader och kolumner; manipulering av dessa ändrar färgmönstret på kubens sex ytor. Men till skillnad från den styva plasten i en Rubiks kub, denna nya struktur är gjord av en självläkande hydrogel, ett squishy polymermaterial som kan absorbera stora mängder vatten och bilda nya kemiska bindningar när gamla bindningar bryts.

Teamet kom på strukturen som en del av ett större försök att hitta nya sätt att koda information till fysiska objekt.

"Tänk på QR-koder, som är mönster av svarta och vita pixlar på en tvådimensionell yta som används för att lagra information, sa Jonathan Sessler, en professor i kemi vid University of Texas i Austin och medförfattare till en studie som publicerades idag i tidskriften Avancerade material . "Vi undersöker sätt att koda information i färgmönster och i tre dimensioner, vilket teoretiskt leder till en mycket högre informationstäthet."

Matematiker uppskattar att det finns ungefär 43 kvintiljoner – det är 43 gånger 10 till 18:e potens – unika konfigurationer av en Rubiks kub, föreslår en kub kan lagra en stor mängd information.

"På kort tid, du kan manipulera interaktionerna mellan de små blocken, " sa Sessler. "Det är klibbigt, men de fastnar inte. Sedan över en längre tid, säg 24 timmar, strukturen låser sig på plats."

De 27 byggstenarna i kuben färgades med hjälp av en revolutionerande ny klass av fluorescerande prickar som uppfanns av Ben Zhong Tang, en kemist vid Hong Kong University of Science and Technology, och projektet leddes av Xiaofan Ji, en tidigare postdoktor vid UT Austin, arbetar nu i Tangs labb.

När delar av en självläkande hydrogel rivs sönder och sedan återmonteras i en annan orientering, nya kemiska bindningar bildas för att hålla den i den nya konfigurationen. En av utmaningarna med att göra den nya squishy Rubik's Cube var att göra bindningarna svaga nog att raderna lätt kunde roteras för hand, men ändå tillräckligt stark för att hela strukturen ska behålla sin form.

Ytterligare utveckling kommer att behövas innan innovationen kan tillämpas på datalagring, eller för andra applikationer, som i bärbara sensorer som övervakar en patients kemiska förändringar, till exempel, hos någon med diabetes.

På 1980-talet dagarna innan var lösningar på alla livets problem bara en snabb internetsökning bort, Sessler använde matematik för att hitta olika serier av rotationer som kunde användas för att ordna om färgmönster på en Rubiks kub på ett kontrollerat sätt. Med tillräckligt med tid, han kunde ta en förvrängd kub och återställa den till dess ursprungliga skick, med solida färger på varje ansikte.

"Jag skulle vara på en fest och någon skulle kasta mig en Rubiks kub, " Minns Sessler. "Och jag skulle gå i hörnet och lösa det på en socialt acceptabel tid - ungefär 10 eller 20 minuter."

"Nu, sade Sessler, "med denna nya Rubik's Cube, allt vi behöver göra är att dra isär den och sätta ihop blocken igen där vi vill. Vi kan lösa problemet på några sekunder genom att använda kemins kraft för att fuska."