У капель масла обнаружились повадки хищников
Исследователи создали смесь масел, которая имитирует поведение системы, подобной косяку рыб, колонии бактерий или стае насекомых.
Исследование опубликовано в журнале Nature Chemistry, коротко о нем рассказывает сайт научного колледжа Университета Пенсильвании (США).
В химической системе, созданной учеными, капли масла действуют как хищники, преследуя другие капли, которые убегают, как добыча. Исследователи поместили микрокапли двух разных масел в раствор воды и поверхностно-активного вещества — соединения, которое снижает поверхностное натяжение жидкостей. Одно из масел легче растворяется в поверхностно-активном веществе, и молекулы диффундируют в окружающую жидкость.
«Изначально это масляное облако вокруг капель в основном симметрично, и капли не движутся, — рассказал Калеб Мередит, аспирант Пенсильванского университета и соавтор статьи. — Но мы обнаружили, что капли "добычи" могут фактически поглощать часть масла, выпущенного каплями "хищника". Когда капли находятся достаточно близко, это создает асимметрию в химическом градиенте между двумя каплями и заставляет каплю "хищника" двигаться к "добыче", имитируя погоню».
«Один из удивительных результатов заключается в том, что две капли масла не обязательно должны сильно отличаться друг от друга по химическому составу, чтобы вызвать такое поведение», — добавила Лорен Зарзар, доцент кафедры химии Пенсильванского университета и руководитель исследовательской группы. — Мы изучили широкий спектр химических составов масел и поверхностно-активных веществ, что позволило нам установить набор правил, регулирующих эти взаимодействия».
Теперь ученые могут использовать эти правила для настройки силы взаимодействий, контролируя состав капель масла или поверхностно-активного вещества.
Исследовательская группа также разработала модель, которая на основе измерений скорости преследования отдельных пар капель смогла точно спрогнозировать движение остальных капель и показать, как они объединяются в более крупные кластеры, которые движутся разными способами: они могут начать вращаться, двигаться по спирали или менять направление движения.
Исследователи говорят, что такая система может быть использована для экспериментального моделирования систем многих тел, начиная от поведения большого количества животных и заканчивая взаимодействиями, которые могли сыграть роль в эволюции жизни на Земле, где смеси простых химических компонентов каким-то образом организовывались в неравновесные структуры.
Фото: Zarzar Laboratory/Nature Chemistry, Shutterstock
7 историй случайных изобретений
Элементы: замечательный сон профессора Менделеева
