Alcuni dei modelli più squisiti della natura; foglie intorno allo stelo di una pianta, squame su una pigna, e la coda di alcuni virus, sono costituiti da piccoli oggetti che decorano un telaio cilindrico con un motivo specifico. Il metodo di costruzione preferito dalla natura è attraverso l'autoassemblaggio, il processo in cui i singoli componenti si organizzano autonomamente e spontaneamente in strutture ordinate. Prendendo ispirazione dalla natura, scienziati del Center for Soft and Living Matter, all'interno dell'Istituto per le Scienze di Base (IBS, Corea del Sud), trovato le condizioni necessarie per costruire in modo dinamico grandi strutture da piccoli oggetti all'interno di cilindri filati. Mentre la natura ci offre bellissimi esempi di modelli, come filamenti di DNA, ricreare le stesse strutture tubolari in laboratorio è stato difficile, specialmente se due o più tipi di particelle vengono usati insieme.

I ricercatori hanno ideato un metodo per compattare varie particelle o la forma di bolle all'interno di un cilindro sfruttando la forza centripeta di un fluido rotante. A causa di questa forza, il fluido a densità più elevata viene espulso mentre il materiale a densità inferiore viene spinto al centro. Quando il liquido più denso (più pesante) ruota, le particelle più leggere all'interno del cilindro si dispongono in un assieme tubolare. I precedenti assemblaggi tubolari sono stati studiati in modo completamente diverso, come cornici stampate. La creazione di cristalli tubolari in condizioni di non equilibrio di un sistema di riferimento rotante è un tentativo concettualmente nuovo del loro autoassemblaggio. Utilizzando questo metodo, è possibile fare cristalli tubolari da due tipi di particelle, che non era stato fatto prima.

Il primo autore, Lee Tae-hoon, uno studente laureato, disse, "Questo studio può essere esteso a vari sistemi, comprese le entità morbide, come bolle o forse anche cellule viventi." Si ritiene che questo lavoro contribuirà alla creazione di varie forme di microcompositi in cui le particelle potrebbero raggiungere dimensioni colloidali, rendere queste strutture utili in, Per esempio, applicazioni fotonica.

La conduzione di questo tipo di esperimento ha tradizionalmente dovuto affrontare problemi causati dalla gravità. Quando è presente la gravità, avviene la sedimentazione, che ha portato ad alcune ricerche condotte sulla Stazione Spaziale Internazionale dove la gravità viene rimossa dall'equazione. "Quello che siamo riusciti a fare usando liquidi rotanti è di spegnere efficacemente la gravità perché la sbattiamo contro la forza di galleggiamento. La gravità è sempre lì, ma abbiamo introdotto una forza che la corrisponde esattamente. In un certo senso, siamo in grado di fare un esperimento sulla Terra che normalmente richiederebbe lo spazio esterno, condizioni di gravità zero." spiega Bartosz Grzybowski, che ha condotto lo studio.

Ora che gli scienziati sono in grado di controllare gruppi di particelle usando la rotazione, si concentreranno sul controllo delle singole particelle. È possibile spostare una singola particella in uno spazio 3D utilizzando laser (pinzette ottiche) o magneti (trappole magnetiche) ma entrambi i metodi richiedono strutture ingombranti. Bartosz Grzybowski spiega:"Se si desidera catturare una particella e spostarla nella posizione desiderata in 3-D, di solito sono necessarie molte attrezzature. Ma ora sappiamo come manipolare piccoli oggetti mediante flussi di fluidi in un sistema di riferimento rotante , come manipolare le particelle in 3-D, e posizionarli effettivamente come con un paio di pinzette, anche se non abbiamo pinzette." Oltre a studiare gli effetti sulle particelle solide, i loro studi sulla forma delle bolle stanno portando a esperimenti su unità sempre più piccole; cellule. La capacità di applicare delicatamente forze a oggetti morbidi potrebbe potenzialmente portare al controllo della funzione delle cellule mantenendo in vita queste cellule.