Forskare har upptäckt hur naturen minimerar energikostnaderna i ringar av vätskor med en inre nanostruktur gjord av två kemiskt disharmoniska polymerer sammanfogade med starka bindningar, eller di-block, avsatt på en silikonyta, i en artikel som ska publiceras i European Physical Journal E .

Josh McGraw och hans kollegor från McMaster University, Kanada, och University of Reading, STORBRITANNIEN, skapade först ringar av di-block-polymerer som de liknar vid att bygga munkar från legoklossar på grund av det material som används. Detta material har en inre struktur diskretiserad som legoklossar, vilket resulterar i ringar som approximerar den sömlösa formen av en munk (se foto av tidigare osynliga nanoskalasammansättningar som illustrerar denna rapport).

McGraw och hans kollegor mätte dynamiken hos interagerande kanter i ringstrukturer som visar asymmetriska steg, dvs. olika avstånd inuti och utanför ringen, när den ursprungligen skapades. De fann att interaktionen som formar ringen över tiden är avstötningen mellan kanterna. Medan de molekylära detaljerna förblir svårfångade, källan till denna repulsion är intuitiv:en kant är en defekt som stör ytprofilen med en tillhörande kostnad för ytenergin.

Kantavstötningen förhindrar att två angränsande kanter kommer för nära varandra. När två isolerade kanter närmar sig, störningen avviker ytterligare, därigenom deformerar jämviktskantstrukturen och ökar den fria energin. För ringar som endast är föremål för den frånstötande kantinteraktionen, författarna fann att jämviktsformen på deras kanter måste vara symmetrisk.

Dessa kanter kan betraktas som defekter i ett material med en annars perfekt ordning på nanoskala. Således, forskning baserad på klargörande av defektinteraktioner kan hjälpa forskare att försöka eliminera sådana defekter genom att förstå hur dessa material självmonterar. Sådana system kan också ge en idealisk bas för att skapa mönster på nanoskala, datalagring, och nanoelektronik.