Un team di chimici degli Stati Uniti e della Cina ha costruito un cubo di blocchi di idrogel, che assomiglia e si comporta molto come un cubo di Rubik. I ricercatori affermano che il loro lavoro è più che divertente:potrebbe ispirare nuovi modi per archiviare e rilevare informazioni, e forse anche aiutare i pazienti a monitorare le loro condizioni mediche.

Proprio come il giocattolo, la nuova struttura contiene singole righe e colonne ruotabili; la manipolazione di questi cambia il modello di colore sulle sei facce del cubo. Ma a differenza della plastica rigida di un cubo di Rubik, questa nuova struttura è costituita da un idrogel autorigenerante, un materiale polimerico morbido che può assorbire grandi quantità di acqua e formare nuovi legami chimici quando i vecchi legami si rompono.

Il team ha ideato la struttura come parte di uno sforzo più ampio per trovare nuovi modi per codificare le informazioni in oggetti fisici.

"Pensa ai codici QR, che sono modelli di pixel in bianco e nero su una superficie bidimensionale utilizzati per memorizzare informazioni, " ha detto Jonathan Sessler, un professore di chimica presso l'Università del Texas ad Austin e coautore di uno studio pubblicato oggi sulla rivista Materiale avanzato . "Stiamo esplorando modi per codificare le informazioni in modelli di colore e in tre dimensioni, teoricamente portando a una densità di informazioni molto più elevata."

I matematici stimano che ci siano circa 43 quintilioni, ovvero 43 volte dalla 10 alla 18a potenza, configurazioni uniche di un cubo di Rubik, suggerendo che un cubo potrebbe memorizzare una grande quantità di informazioni.

"In poco tempo, puoi manipolare le interazioni tra i piccoli blocchi, " Ha detto Sessler. "È appiccicoso, ma non si bloccano. Poi più a lungo, diciamo 24 ore, la struttura si blocca in posizione."

I 27 mattoni del cubo sono stati colorati utilizzando una nuova classe rivoluzionaria di punti fluorescenti inventati da Ben Zhong Tang, un chimico alla Hong Kong University of Science and Technology, e il progetto è stato guidato da Xiaofan Ji, un ex ricercatore post-dottorato presso UT Austin, ora lavora nel laboratorio di Tang.

Quando parti di un idrogel autorigenerante vengono strappate e poi riattaccate con un orientamento diverso, si formano nuovi legami chimici per tenerlo nella nuova configurazione. Una delle sfide con la creazione del nuovo Cubo di Rubik era rendere i legami abbastanza deboli da poter ruotare facilmente le file a mano, ma abbastanza forte perché l'intera struttura mantenga la sua forma.

Sarà necessario un ulteriore sviluppo prima che l'innovazione possa essere applicata all'archiviazione dei dati, o per altre applicazioni, come nei sensori indossabili che monitorano i cambiamenti chimici di un paziente, Per esempio, in qualcuno con diabete.

Negli anni '80, nei giorni precedenti le soluzioni a tutti i problemi della vita erano solo una rapida ricerca su Internet, Sessler ha utilizzato la matematica per trovare diverse serie di rotazioni che potrebbero essere utilizzate per riorganizzare i modelli di colore su un cubo di Rubik in modo controllato. Con abbastanza tempo, poteva prendere un cubo strapazzato e riportarlo alla sua condizione originale, con colori a tinta unita su ogni faccia.

"Sarei a una festa e qualcuno mi avrebbe lanciato un cubo di Rubik, "Sessler ha ricordato. "E andavo in un angolo e risolvevo il problema in un lasso di tempo socialmente accettabile, qualcosa come 10 o 20 minuti".

"Ora, " disse Sesler, "con questo nuovo cubo di Rubik, tutto quello che dobbiamo fare è smontarlo e rimettere insieme i blocchi dove vogliamo. Possiamo risolvere il problema in pochi secondi usando il potere della chimica per barare".