Phát hiện mới mở ra tiềm năng chế tạo vật liệu thông minh và robot siêu nhỏ

Công trình do nhóm nhà khoa học thuộc Khoa Vật lý và Thiên văn, Đại học Tel Aviv, thực hiện gồm các tác giả Mattan Gelvan, Artyom Tchirko, Jonathan Kirpitch, Yahav Lavie, Noa Israel và Giáo sư Naomi Oppenheimer. Kết quả nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí Nature Communications.

Theo nhóm nghiên cứu, các chuỗi hạt hình thành trong chất lỏng không đứng yên mà “hoạt động” liên tục. Chúng có thể trôi, quay, gặp nhau, đổi vị trí các hạt thành viên, thậm chí “giành” hạt từ chuỗi khác. Hiện tượng tự tổ chức này xuất hiện từ chính dòng chảy do các hạt quay tạo ra.

Nhà nghiên cứu Mattan Gelvan cho biết hiện tượng này giúp làm sáng tỏ nhiều vấn đề liên quan đến “vật chất hoạt động” trong tự nhiên. Ông nhấn mạnh các hệ thống hạt quay tồn tại ở nhiều quy mô, từ các cấu trúc siêu nhỏ trong tế bào cho tới những cơn bão có bán kính hàng chục km tính từ tâm bão. Nhóm nghiên cứu gọi các chuỗi hình thành này là “gyromer” và đã quan sát được trong phòng thí nghiệm, tái tạo bằng mô phỏng và xây dựng các phương trình mô tả động lực của chúng.

Giáo sư Naomi Oppenheimer cho biết kết quả nghiên cứu không chỉ góp phần hiểu rõ hơn cơ chế hình thành trật tự từ chuyển động trong tự nhiên, mà còn mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi như thiết kế vật liệu “thông minh” có khả năng tự tổ chức, phát triển robot siêu nhỏ hoạt động trong chất lỏng hoặc tạo ra các hệ tổng hợp mô phỏng quá trình sinh học. 

Giáo sư Oppenheimer nhấn mạnh, theo thời gian, những hạt đơn giản có thể tự hình thành nên cấu trúc phức tạp. Đó chính là nguyên lý nền tảng của sự sống: trật tự nảy sinh từ chuyển động và độ phức tạp được tạo nên từ những tương tác rất đơn giản.