Ученые разгадали библейскую загадку о мерах зерна и воздаянии
Физики и математики из Австралии нашли способ максимально плотно упаковывать зерна пшеницы, вытянутые капсул лекарств или наночастицы, реализовав тем самым притчу о воздаянии из Библии, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
"В Евангелие от Луки есть следующая строчка – "Давайте, и дастся вам: мерою доброю, утрясенною, нагнетенною и переполненною отсыплют вам в лоно ваше; ибо, какою мерою мерите, такою же отмерится и вам". Этот стих упоминает все те вещи, которые мы делали в лаборатории – сжимали, трясли и отсыпали. Конечно, я не уверен, что авторы Библии имели в виду то же самое, что и мы", — шутит Мохаммед Саадатфар из Национального университета Австралии в Канберре.
Тем не менее, признает физик, Библия одной из первых поставила одну из главных и пока не решенных задач математики, физики и химии – то, как можно разместить зерна пшеницы или любые другие продолговатые структуры, чтобы они были максимально плотно и прочно упакованы. Решение этой задачи необходимо, в частности, для того, чтобы наиболее эффективно перевозить грузы, строить более прочные здания из песка и распределять наночастицы по материалам будущего.
Все попытки "ужать" зерно или наночастицы проваливались – в лучшем случае ученым удавалось заставить их занимать примерно 64% от общего объема материала, образуя структуры случайной формы.
Саадатфар и его коллеги решили выяснить, почему зерна нельзя ужать еще сильнее, изучая манеру упаковку наночастиц из полиакрила, которые физики насыпали в емкости разных размеров и формы – в цилиндры, шарообразные и прямоугольные чаши, и "утрясали" при помощи в генераторов вибраций.
Просвечивая эти структуры при помощи рентгена и компьютерного томографа, Саадатфар и его колеги обнаружили, что они на самом деле носят не случайную форму, а организованы в наборы из пяти склеенных друг с другом пирамид, составленных из трехнаночастиц. Структуры такого типа, как отмечают физики, не могут упакованы более плотно, если не заставить их превратиться в кубические кристаллы — в них неизбежно будут появляться крупные поры и полости.
Сделать это не так просто, как может показаться, так как для этого нужно приложить очень точное количество энергии, чтобы не разрушить "кристаллы" и при этом сделать их достаточно нестабильными для превращения в кубические структуры. Дальнейшие эксперименты по "утряске" и наблюдения за движением наночастиц, как надеются ученые, помогут понять, как это можно сделать.
"В Евангелие от Луки есть следующая строчка – "Давайте, и дастся вам: мерою доброю, утрясенною, нагнетенною и переполненною отсыплют вам в лоно ваше; ибо, какою мерою мерите, такою же отмерится и вам". Этот стих упоминает все те вещи, которые мы делали в лаборатории – сжимали, трясли и отсыпали. Конечно, я не уверен, что авторы Библии имели в виду то же самое, что и мы", — шутит Мохаммед Саадатфар из Национального университета Австралии в Канберре.
Тем не менее, признает физик, Библия одной из первых поставила одну из главных и пока не решенных задач математики, физики и химии – то, как можно разместить зерна пшеницы или любые другие продолговатые структуры, чтобы они были максимально плотно и прочно упакованы. Решение этой задачи необходимо, в частности, для того, чтобы наиболее эффективно перевозить грузы, строить более прочные здания из песка и распределять наночастицы по материалам будущего.
Все попытки "ужать" зерно или наночастицы проваливались – в лучшем случае ученым удавалось заставить их занимать примерно 64% от общего объема материала, образуя структуры случайной формы.
Саадатфар и его коллеги решили выяснить, почему зерна нельзя ужать еще сильнее, изучая манеру упаковку наночастиц из полиакрила, которые физики насыпали в емкости разных размеров и формы – в цилиндры, шарообразные и прямоугольные чаши, и "утрясали" при помощи в генераторов вибраций.
Просвечивая эти структуры при помощи рентгена и компьютерного томографа, Саадатфар и его колеги обнаружили, что они на самом деле носят не случайную форму, а организованы в наборы из пяти склеенных друг с другом пирамид, составленных из трехнаночастиц. Структуры такого типа, как отмечают физики, не могут упакованы более плотно, если не заставить их превратиться в кубические кристаллы — в них неизбежно будут появляться крупные поры и полости.
Сделать это не так просто, как может показаться, так как для этого нужно приложить очень точное количество энергии, чтобы не разрушить "кристаллы" и при этом сделать их достаточно нестабильными для превращения в кубические структуры. Дальнейшие эксперименты по "утряске" и наблюдения за движением наночастиц, как надеются ученые, помогут понять, как это можно сделать.
Комментарии 0