Ученые заставили частицы самостоятельно составлять Архимедову плитку

Исследователи Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли впервые показали частицы, способные самостоятельно спонтанно собираться в сети, формирующие геометрические узоры под названием Архимедова плитка (Archimedean tilings). Результаты могут помочь в создании различных наномерных технологий.

Механизм организации основан на минимальном позитивном дизайне, учитывающим геометрическую и химическую избирательность частиц. Стивен Уайтлам, автор работы, описал процесс в статье Physical Review Letters. Ранее исследователям удалось успешно самоорганизовать частицы в Платонову плитку, имеющую более простой узор. Для этого они использовали стратегию позитивного дизайна, при которой желаемая структура основывалась на геометрии. При соединении и охлаждении частиц они спонтанно собирались в Платонову плитку при различных химических, физических и термодинамических взаимодействиях.

Получить Архимедову плитку было сложнее, так как узор основывается на 3 разных формах с одной общей точкой. Существует 8 типов данной структуры и частицы исследователей могут создать их все.

Уайтлам использовал стратегию «минимального» элемента, основанную на химической селективности. Он выяснил, что при выявлении и использовании всех участвующих в желаемой расстановке межчастичных взаимодействий, необходимая структура получается при простом протоколе охлаждения. Симуляции также показали, что Архимедову плитку нельзя получить без учета химической селективности.

Автор верит, что минимальный позитивный дизайн подойдет и для создания других узоров с помощью самоорганизовывающихся частиц. Их способность создавать различные шаблоны может стать инструментом для производства будущих наномерных устройств.

Источник: phys.org