طراحی و ایجاد ساختارهای پیچیده و بسیار ریزی که در طبیعت بدون اعمال نیروی خارجی و تنها بر اثر برهم‌کنش‌های داخلی بین مولکول‌ها ساختار خود را منظم می‌کنند، فرایندی بسیار دقیق و پیچیده است.

اگرچه امروزه با پیشرفت علوم می‌توان ذرات را طوری شکل داد که انواع متفاوتی از برهم‌کنش‌ها را با یکدیگر داشته‌باشند، اما وقتی این ذرات در تماس با هم قرار می‌گیرند، پیش‌بینی نوع ساختاری که شکل خواهد گرفت، بسیار دشوار و تقریباً غیر‌ممکن است.اخیراً دو مقاله در مجله Physical review letters چاپ شده که برای طراحی چنین ساختارهایی، روش‌های نظری خوبی ارائه داده‌اند.

ازنظر نظری مطالعه اندرکنش‌های موجود در یک ساختار خاص، برای ایجاد ساختاری شبیه به آن روش مفیدی است و در اغلب موارد پس از انجام این مطالعه محققان از شبیه‌سازی‌های کامپیوتری برای طراحی آن ساختار استفاده می‌کنند. اما اریک ادلوند(Erik Edlund) و همکارانش[1] روش جدیدی را برای طراحی چنین ساختارهایی به کار گرفته‌اند. آن‌ها به جای توصیف برهم‌کنش ذرات در فضای مکان، در فضای اندازه‌حرکت کار کرده و پتانسیل بین ذرات را بدست آوردند. با این روش آن‎‌ها توانستند شکل هندسی حالت پایه انرژی را پیدا کرده و به عنوان تأییدی بر روش خود پتانسیلی را که برای ایجاد یک شبکه مثلثی پیوسته لازم بود بدست آوردند.

در مقاله دوم که توسط همین گروه ارائه شده‌است، به این سؤال پاسخ داده‎‌شده، که وجود نوع خاصی از برهم‌کنش بین ذرات منجر به تشکیل چه نوع ساختارهایی می‌شود؟ برای پاسخ به این سؤال ادلوند و همکارانش مدلی را ارائه دادند که کمترین انرژی ساختاری که برهم‌کنش بین ذرات آن همسانگرد است، را پیش‌بینی می‌کند. آن‌ها نشان دادند که چنین پتانسیلی به یک الفبای محدود برای ساختارهای ممکن منجر می‌شود.

منبع:

Designer lattices

American Physical Society

By Jessica Thomas

Aug 15, 2011