Ученые-физики из Нью-Йоркского университета разработали метод, позволяющий заставить перемещаться крошечные частицы коллоидного раствора под воздействием синего света. И эти движущиеся частицы начали собираться в группы, демонстрирующие поведение, присущее скоплениям живых существ, к примеру, стаям птиц.

Данная работа, проделанная учеными, направлена на поиск ответа к одному из фундаментальных вопросов природы – что заставляет живых существ формировать скопления и перемещаться особым способом? Стаи рыб, колонии микроорганизмов, рои насекомых и стаи птиц – примеры того, как это все происходит в живой природе.

В своих исследованиях ученые сосредоточились на том, чтобы заставить искусственные системы продемонстрировать «живое» поведение. Для этого они использовали коллоидные растворы, мельчайшие нерастворимые частицы, размешанные в жидкой среде.

Коллоидные дисперсные растворы составляют основу распространенных продуктов, которые мы используем каждый день, это краски, стекло, фарфор и даже молоко.

Ученые, изучившие принципы самоорганизации коллоидов могут успешно применять эти знания на практике и создавать новые материалы, обладающие уникальными свойствами.

Рис. 1.

Частицами псевдо-живого коллоидного раствора являлись частицы, размером около одного микрона, из специального материала, который активируется синим цветом. Для того, чтобы разделить эффекты движения частиц под воздействием света от простого теплового движения этих же частиц, ученые освещали раствор не все время, частицы освещались длительными импульсами света, чередующихся с паузами.

Освещаемые светом частицы сталкивались друг с другом и группировались. Воздействие света на материал активизирует некоторые химические свойства этого материала, благодаря которым частицы привлекаются и удерживаются друг возле друга. Это принуждает их формировать растущие кристаллообразные структуры, которые демонстрируют псевдо-живое поведение. Они постоянно формируются, циркулируют, передвигаются и разделяются. После отключения света движение частиц останавливается и сформированные из них структуры распадаются на более мелкие части.

Используя магнетизм крошечных частиц можно управлять самоорганизацией псевдо-живых кристаллических образований.

А управляя освещением, внешним магнитным полем и химическим составом растворителя можно получать кристаллические структуры определенной формы и с определенным поведением, что, в свою очередь может быть использовано для создания совершенно новых «умных» материалов и даже электронных устройств.