يتغير شكل نوع معين من قطرات الزيت عند تبريدها وتقلصها: من كروية عبر عشرونية الوجوه إلى سداسية مسطحة. لم تستطع نظريتان متنافستان تفسير هذا تمامًا ، ولكن الآن ، تحل رسالة مراجعة فيزيائية بقلم إيريث غارسيا أغيلار ولوكا غومي اللغز.
كان اكتشافا عرضيا. كان باحثون بلغاريون في جامعة صوفيا يدرسون قطرات زيتية صغيرة من الألكانات في الماء ، مثبتة بجزيئات خافضة للتوتر السطحي تشبه الصابون. يقول لوكا جيومي: "هذه تشبه قطرات المستحلب في المايونيز ، بالإضافة إلى أنها محاطة بطبقة أحادية مجمدة من جزيئات الألكان والمواد الخافضة للتوتر السطحي."
عندما كان البلغار يلعبون معهم ، أدركوا أن شيئًا مميزًا كان يحدث. عندما تم خفض درجة الحرارة ، تحولت القطرات من الأشكال الكروية العادية إلى الأشكال الغريبة عشرية الوجوه الشبيهة بالكريستال. حتى في درجات الحرارة المنخفضة ، تحولوا إلى معينات من أربعة جوانب أو سداسية ، مع مجسات متزايدة في الزوايا.
في نفس الوقت تقريبًا ، قدمت مجموعة أخرى في جامعة بار إيلان في إسرائيل بقيادة إيلي سلوتسكين Eli Sloutskin ، وهو أحد مؤلفي هذه الرسالة ، ملاحظات مماثلة وأدركت أيضًا أن القطرات الصغيرة كانت أكثر عرضة لتغيير شكلها مقارنة بالقطرات الكبيرة.
غريب
تقول جيومي: "هذا أمر ملهم ، إنه غريب جدًا ولا تتوقعه". عادة ، تكون الألواح المرنة الكبيرة أكثر مرونة وأكثر عرضة للانحناء من الألواح الصغيرة. "يمكن للمرء التحقق من ذلك عن طريق حمل ورقة على جانب واحد: ورقة A4 ستنحني على الفور تحت وزنها ، لكن ورقة أصغر ، مثل طابع البريد ، ستبقى مستقيمة. كلما كانت الصفيحة أكبر ، كلما زاد عزم الدوران الذي تتعرض له ، كلما كان ثنيها أسهل. "
قدم الفريق في جامعة صوفيا نفسها نظرية تتسبب فيها طبقة رقيقة خاصة أسفل طبقة المواد الخافضة للتوتر السطحي في ظهور الحواف ، "ولكن لاحقًا ، الصور المجهرية التفصيلية لمختبر Sloutskin ، لم تر مثل هذه الطبقة" ، كما يقول جيومي.
من أجل شرح تحولات الشكل وكذلك الاعتماد الشاذ للحجم ، كان على علماء ليدن فيزيائيون أن يدرجوا في نموذجهم أربعة مكونات مختلفة: التوتر السطحي ، والجاذبية ، والعيوب ، والانحناء التلقائي. هذا الأخير هو تأثير شكل الجزيئات التي تشكل الطبقة الصلبة. عندما يتم تكديس الجزيئات الطويلة مثل المباريات في صندوق ، تكون الواجهة مسطحة ، ولكن عندما يكون أحد طرفي الجزيئات أسمن من الآخر ، فقد يكون للغشاء الناتج انحناء مفضل.
مخالب غريبة
بينما تميل الجاذبية والعيوب إلى ثني القطرات ، يميل التوتر السطحي إلى استعادة الشكل الكروي. ولكن في وجود انحناء تلقائي ، يصبح هذا التأثير أضعف عندما تصبح القطرات أصغر ، مما يجعل القطرات الصغيرة عرضة للوجه. هذا ما يفسر السلوك الغامض ، كما كتب الباحثون في ورقة في استعراض للحروف البدنية.
ومع ذلك ، يبقى شيء واحد يجب تفسيره: المجسات الغريبة التي تتطور عند أدنى درجات الحرارة. تقول جيومي: "لكن لدينا أفكارًا".
ويضيف أن هذا النوع من البحث تأسيسي ويدفعه الفضول. ومع ذلك ، فإن سلوك الخلايا الحية هو دائمًا مصدر إلهام. "تتمتع الخلايا البيولوجية بقدرة غير عادية على تغيير أشكالها باختلاف الظروف."
يتمثل أحد موضوعات البحث في Giomi في كيفية تمكن الخلايا السرطانية من فصل ورمها الرئيسي والهجرة داخل الجسم لتشكيل النقائل القاتلة. Giomi: "الخلايا السرطانية يجب أن تخضع لتغييرات جذرية في الشكل من أجل القيام بذلك." قد يكون فهم كيف يمكن للأجسام الصغيرة ذات الحجم الميكروني تعديل شكلها بشكل مستقل أمرًا بالغ الأهمية لفك تشفير هذه العمليات.
المرجع: "وجه وتسطيح قطرات المستحلب: نموذج ميكانيكي" بقلم إريث غارسيا-أغيلار ، وبييرماركو فوندا ، وإيلي سلوتسكين ، ولوكا جيومي ، 21 يناير 2021 ، استعراض للحروف البدنية.
دوى: 10.1103 / PhysRevLett.126.038001
