Fai un tuffo in quella che potrebbe essere la barriera corallina più piccola del mondo. Gli scienziati dell'Università del Colorado Boulder stanno usando un tipo di materiale chiamato cristalli liquidi per creare incredibilmente piccoli, vorticosi banchi di "pesci, " secondo uno studio pubblicato di recente sulla rivista Comunicazioni sulla natura .

I pesci in questo caso non sono in realtà animali acquatici. Sono minuscole interruzioni negli orientamenti delle molecole che compongono le soluzioni di cristalli liquidi, disse Hayley Sohn, autore principale del nuovo studio.

Ma al microscopio, queste deformazioni molecolari, 10 delle quali potrebbero riempire la larghezza di un capello umano, sembrano certamente vive. Queste pseudo-particelle possono volteggiare insieme come un gruppo, spostano il loro movimento di una monetina e persino aggirano gli ostacoli quando sono esposti a diverse correnti elettriche.

"Sintonando quella tensione, Posso farli muovere in direzioni diverse e farli formare un bel grappolo dove sono tutti attaccati insieme. Possono diramarsi in una catena e poi tornare insieme, " ha detto Sohn, uno studente laureato nel programma di scienza e ingegneria dei materiali presso CU Boulder. "È molto divertente giocarci".

Il team spera che le loro piccole barriere coralline possano un giorno diventare parte di nuovi schermi per smartphone o persino di videogiochi.

Il coautore dello studio Ivan Smalyukh, professore presso il Dipartimento di Fisica, ha spiegato che i cristalli liquidi sono una componente importante delle moderne tecnologie di visualizzazione, dai tablet per computer ai televisori ad alta definizione.

"Il nostro lavoro è molto compatibile con questo settore dei display multimiliardario, " ha detto Smalyukh. "Potrebbe aggiungere al nuovo spettro di modi in cui gli esseri umani e i computer si interfacciano."

La scoperta del suo gruppo, però, nata quasi per caso.

Sohn aveva sperimentato nuovi modi per creare grandi gruppi di quelle deformazioni all'interno di soluzioni di cristalli liquidi, un fenomeno che i fisici chiamano "solitoni".

Le soluzioni a cristalli liquidi del team, lei disse, sono costituiti da quintilioni di molecole a forma di bastoncino, pensate a loro come la folla nel Folsom Field di CU Boulder, che può vedere dalla finestra del suo ufficio. Normalmente, quei tifosi di calcio non si intralciano a vicenda, ma se prepari una soluzione a cristalli liquidi in modo preciso, inizieranno a stringersi insieme.

"Possiamo creare condizioni che rendano frustrato il cristallo liquido, " ha detto Smalyukh.

Per compensare quella frustrazione, nella soluzione di cristalli liquidi si formeranno piccole sacche in cui le molecole all'interno si piegano e si attorcigliano in modi insoliti. Questi solitoni in realtà non si muovono nel senso tradizionale. Anziché, la loro struttura deformata passa per tutta la soluzione, un po' come un altro evento comune nelle arene sportive.

"È come se fossi allo stadio, e la folla fa l'onda, " Ha detto Sohn. "L'onda si muove solo perché le persone stanno cambiando il modo in cui puntano le braccia".

Un giorno in laboratorio, Sohn preparò un vetrino da microscopio con un gruppo di diversi solitoni, poi si è preso una pausa. Quando è tornata, le sue creazioni non erano più sullo schermo.

"Ho pensato, 'Oh, no. Devo rifare questo esperimento da capo, '", ha detto Sohn. "Poi ho guardato la riproduzione del video e ho visto questo comportamento scolastico. Ero solo stupito. Non è stato un fallimento".

E, Sohn ha aggiunto, i solitoni non si muovevano come oggetti inanimati. Ha spiegato che, nelle giuste condizioni, questi pesci molecolari possono interagire tra loro. Ciò significa che possono scontrarsi l'uno con l'altro e influenzare le reciproche traiettorie, creando modelli che sono quasi impossibili da prevedere in anticipo, da qui il confronto con migliaia di pesci che collegano i loro movimenti.

È un'area di ricerca che, Sohn ha detto, si adatta ai suoi hobby.

"Una delle parti migliori di questa ricerca, per me, è che posso trarre ispirazione e creare connessioni con la natura, come i banchi di pesci che ho visto immersioni subacquee, " ha detto. "La prossima volta che vado a fare immersioni, La chiamerò semplicemente ricerca".

Smalyuk, in particolare, è entusiasta di quanto possano essere imprevedibili le scuole di solitoni. Ha detto che tale comportamento potrebbe portare a diversi tipi di tecnologia di visualizzazione interattiva, uno in cui le immagini che si vedono su uno schermo non sono necessariamente pre-programmate ma appaiono e si spostano secondo i moti emergenti delle scuole solitoniche.

"Immagina un nuovo tipo di gioco per computer in cui non puoi prevedere cosa accadrà dopo aver premuto sullo schermo, " Disse Smalyukh. "Non sarebbe programmato ma modellato da fenomeni emergenti".