Den holländska konstnären M.C. Eschers mest kända teckning, "Circle Limit IV (Himmel och helvete)", visar änglar och demoner i en tessellation som fyller en cirkel utan tomma utrymmen. Detta mästerliga träsnitt inspirerade ett internationellt partnerskap av forskare inklusive Politecnico di Milanos fysikavdelning för att skriva omslagsartikeln publicerad i Fysiska granskningsbrev .

Detta fria och okonventionella konstverk har gett värdefull hjälp till vetenskapen.

Upptäckten

Forskare från professor Paolo Biscaris grupp, tillsammans med sina kollegor, upptäckte att arrangemanget av änglar och demoner i det berömda träsnittet gör det möjligt att förutsäga hur en kristallin kropp kommer att ändra sin form när den utsätts för yttre påverkan.

Eschers träsnitt är kopplat till matematiker som i mitten av förra seklet undersökte egenskaperna hos hyperboliska utrymmen:Studiens ämne visade på ett samband mellan dessa utrymmen och vardagliga fenomen som materiens permanenta plastiska deformation.

Konstverket utlöste ett nytt förhållningssätt till den matematiska beskrivningen av problem med komplexa materialdeformationsfenomen.

Forskarnas nya tillvägagångssätt indikerar hur kristallina gitterformer kan associeras med punkter i det hyperboliska utrymmet. Under dess deformationer, materialet ändrar form, passerar t.ex. från en Eschers änglabild till nästa ängelform.

Kristallplasticitet beror på växelverkan mellan gitterdefekter som glider under inverkan av de applicerade krafterna.

Modellen lovar att bli ett nytt användbart verktyg för studier och numerisk simulering av mikroskopiska plastfenomen. Konventionella teorier kan inte korrekt beskriva många egenskaper som mekanisk hållfasthet och dess oförutsägbara fluktuationer, som kan generera riktiga plastlaviner.

Att kontrollera dessa fenomen öppnar nya vägar för design och utveckling (styrd av teori och simulering) av nya material för att optimera mikrotillverkningsprocesser.