Представлена новая теория автономного ремоделирования структур

Прочитано: 61 раз(а)


Структуры, состоящие из строительных блоков, могут изменять свою форму и самостоятельно самоорганизовываться в новую конфигурацию. Физики Саид Осат и Рамин Голестанян из Института динамики и самоорганизации Макса Планка (MPI-DS) открыли этот механизм, который можно использовать для активного управления молекулярной организацией. Семени новой желаемой конфигурации достаточно, чтобы инициировать реорганизацию.

Этот принцип можно применить к биологическим строительным блокам, которые постоянно перерабатываются для формирования новых структур в живых системах.

Концепция реконструкции знакома большинству людей: те, кто когда-либо играл с кубиками Lego, знают, что из одних и тех же компонентов возможно множество комбинаций и конструкций.

Обычно в прилагаемом руководстве описывается расположение отдельных блоков и форма конечной конструкции. Первоначальная сборка всего нескольких деталей может, таким образом, уже определить способ крепления всех остальных деталей. «Наша модель описывает перестановку строительных блоков в физических системах из заданной структуры», — объясняет Саид Осат, первый автор исследования. «Если изменить всего несколько частей в данной структуре, они функционируют как зародыш, из которого получается совершенно новая композиция».

Как и в инструкции к Lego, здесь есть определенные правила расположения блоков. В модели исследователя инструкции по сборке выводятся из списка возможных молекулярных взаимодействий. Они зависят от энергетического состояния системы, размера затравки и невзаимных взаимодействий между компонентами.

«При определенных условиях мы можем наблюдать многообразную реорганизацию в новые формы», — объясняет Рамин Голестанян, глава отдела физики живого вещества и директор MPI-DS. «Мы определили новое правило обучения, которое заставляет структуры динамически изменять свою форму в зависимости от невзаимных взаимодействий между их частями».

В биологии перестановка строительных блоков происходит постоянно. Вместо того, чтобы утилизировать сложные конструкции как единое целое, их разбирают на отдельные части, из которых строятся новые композиции. Таким образом, модель может помочь понять принципы самоорганизации живой материи. Точно так же принцип неравновесной синтетической и автономной самосборки может быть полезен при разработке инженерных стратегий для создания молекулярных роботов — оборотней.

Представлена новая теория автономного ремоделирования структур



Новости партнеров