Ta ett dyk i vad som kan vara världens minsta korallrev. Forskare vid University of Colorado Boulder använder en typ av material som kallas flytande kristaller för att skapa otroligt små, virvlande stim av "fisk, " enligt en studie som nyligen publicerades i tidskriften Naturkommunikation .

Fiskarna i det här fallet är faktiskt inte vattenlevande djur. De är små störningar i orienteringen av molekylerna som utgör lösningar av flytande kristaller, sa Hayley Sohn, huvudförfattare till den nya studien.

Men under mikroskopet, dessa molekylära deformationer - av vilka 10 kan fylla bredden på ett människohår - ser verkligen levande ut. Dessa pseudo-partiklar kan snurra ihop sig som en grupp, ändra sin rörelse på en krona och till och med flyta runt hinder när de utsätts för olika elektriska strömmar.

"Genom att justera den spänningen, Jag kan få dem att röra sig i olika riktningar och få dem att bilda ett fint kluster där de alla sitter ihop. De kan förgrena sig till en kedja och sedan komma ihop igen, sa Sohn, en doktorand på Materials Science and Engineering Program vid CU Boulder. — Det är väldigt roligt att leka med.

Teamet hoppas att deras små rev en dag kan bli en del av nya smartphoneskärmar eller till och med videospel.

Studiens medförfattare Ivan Smalyukh, professor vid institutionen för fysik, förklarade att flytande kristaller är en viktig komponent i modern bildskärmsteknik, från surfplattor till högupplösta TV-apparater.

"Vårt arbete är mycket kompatibelt med denna mångmiljardskärmsindustri, ", sa Smalyukh."

Hans grupps upptäckt, dock, kom nästan av en slump.

Sohn hade experimenterat med nya sätt att skapa stora grupper av dessa deformationer inom flytande kristalllösningar, ett fenomen som fysiker kallar "solitoner".

Teamets flytande kristalllösningar, Hon sa, består av kvintiljoner stavformade molekyler – tänk på dem som folkmassorna i CU Boulders Folsom Field, som hon kan se från fönstret på sitt kontor. I vanliga fall, de där fotbollsfansen går inte i vägen för varandra, men om du förbereder en flytande kristalllösning på ett exakt sätt, de kommer att börja klämmas ihop.

"Vi kan skapa förhållanden som gör den flytande kristallen frustrerad, " sa Smalyukh.

För att kompensera den frustrationen, små fickor bildas i den flytande kristalllösningen där molekylerna inuti böjs och vrids på ovanliga sätt. Dessa solitoner rör sig faktiskt inte i traditionell mening. Istället, deras deformerade struktur passerar genom hela lösningen, lite som en annan vanlig företeelse på idrottsarenor.

"Det är som om du är på stadion, och folkmassan gör vågen, " sa Sohn. "Vågen rör sig bara för att människorna ändrar hur de pekar med sina armar."

En dag i labbet, Sohn förberedde ett objektglas med en grupp av flera solitoner, tog sedan en paus. När hon kom tillbaka, hennes skapelser fanns inte längre på visningsskärmen.

"Jag trodde, 'Åh, Nej. Jag måste göra det här experimentet igen, "" sa Sohn. "Sedan tittade jag på videouppspelningen och såg det här skolgångsbeteendet. Jag blev bara förvånad. Det var inte ett misslyckande."

Och, Sohn tillade, solitonerna rörde sig inte som livlösa föremål. Hon förklarade att under rätt förutsättningar, dessa molekylära fiskar kan interagera med varandra. Det betyder att de kan stöta på varandra och påverka varandras banor, skapa mönster som är nästan omöjliga att förutse i förväg – därav jämförelsen med tusentals fiskar som kopplar ihop sina rörelser.

Det är ett forskningsområde som, Sohn sa, passar in på hennes egna hobbyer.

"En av de bästa delarna av denna forskning, för mig, är att jag kan hämta inspiration från och skapa kopplingar till naturen, som de fiskstim jag har sett dyka, " sa hon. "Nästa gång jag dyker, Jag kallar det bara forskning."

Smalyukh, särskilt, är exalterad över hur oförutsägbara ensamskolorna kan vara. Han sa att sådant beteende kan leda till olika typer av interaktiv skärmteknik, en där bilderna som du ser på en skärm inte nödvändigtvis är förprogrammerade utan dyker upp och skiftar i enlighet med de framväxande rörelserna från solitonsskolorna.

"Föreställ dig en ny typ av datorspel där du inte kan förutsäga vad som kommer att hända härnäst efter att du tryckt på skärmen, "Smalyukh sa. "Det skulle inte programmeras utan formas av framväxande fenomen."