Rynkor och veck är allestädes närvarande. De förekommer i furade pannor, planetarisk topologi, ytan på den mänskliga hjärnan, även botten av en geckos fot. I många fall, de är naturens geniala sätt att packa mer yta till ett begränsat utrymme. Forskare, härma naturen, har länge försökt manipulera ytor för att skapa rynkor och veck för att göra mindre, mer flexibla elektroniska enheter, vätskebärande nanokanaler eller till och med utskrivbara mobiltelefoner och datorer.

Men för att uppnå de teknikböjande prestationerna, forskare måste fullt ut förstå profilen och prestandan för rynkor och veck på nanoskala, mått 1/50, 000:e tjockleken på ett människohår. I en serie observationer och experiment, ingenjörer vid Brown University och i Korea har upptäckt ovanliga egenskaper i rynkor och veck på nanoskala. Forskarna rapporterar att rynkor som skapats på supertunna filmer har gömda långa vågor som förlängs även när filmen komprimeras. Teamet upptäckte också att när veck bildas i sådana filmer, slutna nanokanaler visas under ytan, som tusentals super-små rör.

"Rynkor finns överallt i vetenskapen, "sa Kyung-Suk Kim, professor i teknik vid Brown och motsvarande författare till tidningen publicerad i tidskriften Förfaranden från Royal Society A . "Men de har vissa hemligheter. Med denna studie, vi har matematiskt funnit hur rynkavstånden på ett tunt ark bestäms på ett i stort sett deformerat mjukt underlag och hur rynkorna utvecklas till regelbundna veck. "

Rynkor uppstår när ett tunt styvt ark spänns på ett mjukt underlag eller i en mjuk omgivning. De är föregångare till vanliga veck:När arket är tillräckligt komprimerat, rynkorna är så nära varandra att de bildar veck. Vikarna är intressanta för tillverkare, eftersom de kan passa en stor ytarea på ett ark i ett begränsat utrymme.

Kim och hans team lade guld nanogranulära filmark från 20 till 80 nanometer tjocka på ett gummiaktigt underlag som vanligtvis används i mikroelektronikindustrin. Forskarna komprimerade filmen, skapa rynkor och undersökt deras egenskaper. Liksom i tidigare studier, de såg primära rynkor med korta periodiciteter, avståndet mellan enskilda rynkor toppar eller dalar. Men Kim och hans kollegor upptäckte en andra typ av rynkor, med en mycket längre periodicitet än de primära rynkorna - som en dold lång våg. När forskarna komprimerade den guld nanogranulära filmen, de primära rynkornas periodicitet minskade, som förväntat. Men periodiciteten mellan de dolda långa vågorna, som gruppen märkte sekundära rynkor, förlängd.

"Vi tyckte det var konstigt, "Sa Kim.

Det blev ännu konstigare när gruppen bildade veck i de nanogranulära guldplåtarna. På ytan, allt verkade normalt. Vecken skapades när topparna i angränsande rynkor kom så nära att de rörde. Men forskargruppen beräknade att dessa veck, om den är långsträckt, matchade inte filmens längd innan den hade komprimerats. En del av den ursprungliga filmytan redovisades inte, "som om det hade begravts, "Sa Kim.

Verkligen, det hade varit, som slutna kanaler i nanostorlek. Tidigare forskare, med hjälp av atomkraftmikroskopi som skannar filmens yta, hade inte kunnat se de begravda kanalerna. Kims grupp vände sig till fokuserade jonstrålar för att extrahera ett tvärsnitt av filmen. Där, under ytan, var rader av stängda kanaler, cirka 50 till några 100 nanometer i diameter. "De var gömda, "Kim sa." Vi var de första som klippte (filmen) och såg att det finns kanaler under. "

De medföljande nanokanalerna är viktiga eftersom de kan användas för att transportera vätskor, från läkemedel på plåster för att behandla sjukdomar eller infektioner, för rent vatten och energiupptagning, som en mikroskopisk hydraulisk pump.