Български учени от Софийския университет в сътрудничество с колеги от университетите в Кеймбридж, Лондон и Варшава, и два института в Китай публикуваха статия в престижното научно списание Nature Physics. В нея те описват нов клас от изкуствени микроботи (активни микро-частици), които подобно на биологичните клетки могат да се придвижват самостоятелно, черпейки енергия от околната среда.
Статията в едно от водещите световни издания в областта на физиката е с първи автор д-р Диана Чолакова от Катедрата по инженерна и фармацевтична химия на Факултета по химия и фармация на СУ, където частиците са наблюдавани за първи път. Теоретичният модел за описание на тяхното движение е развит от колегите в Кеймбридж. Ключова роля за планирането и интерпретацията на системните експерименти има проф. д.х.н. Николай Денков, който е ръководител на екипа от Софийския университет.
„Ако някога режисьор на научно-фантастичен филм търси вдъхновение за образите на миниатюрни извънземни роботи, той просто трябва да погледне тези, създадени от учените от България, Полша, Великобритания и Китай.“ Така започва коментарът за статията в популярното издание „Светът на химията“ (Chemistry World).
Започвайки като безобидни мастни капчици с размери 20–40 μm плаващи във вода, тези структури придобиват подобни на кристали форми, когато се охладят до около 2-8°C, въпреки че не са замръзнали. Тогава нещата стават наистина странни. Някои от фасетите на частиците растат, докато други се свиват, създавайки различни геометрични форми, като хвърчила, равнобедрени триъгълници и тетраедри с шипове. След това от някои от острите ъгли излизат нишки, подобни на пипала, сякаш са екструдирани от дюза. Докато растат, нишките се огъват във вълнообразни форми – и капчиците започват да плуват, задвижвани през течността от продължението на пипалата.
Чрез бавно повишаване и понижаване на температурата с около 5 ° C, учените могат да накарат нишките многократно да се свиват и да растат, така че капчиците да спрат или да се приберат и след това да се преместят отново. На практика капките съхраняват енергия от по -топлата среда, която ги зарежда за повече плуване, когато впоследствие се охлади.
Очаква се описаният в Nature Physics клас от изкуствени микроботи да открие нови насоки за изследвания в няколко свързани научни области на физиката: активна материя (active matter), изкуствен живот (artificial life) и произход на живота (origin of life).
Статия: Diana Cholakova, Maciej Lisicki, Stoyan K. Smoukov, Slavka Tcholakova, E. Emily Lin, Jianxin Chen, Gabriele De Canio, Eric Lauga & Nikolai Denkov.
Rechargeable self-assembled droplet microswimmers driven by surface phase transitions. Nat. Phys. (2021). https://doi.org/10.1038/s41567-021-01291-3
