I fisici dell'Università del Colorado Boulder hanno fatto di tutto per ottenere i loro distintivi di merito da scouting per l'annodamento.

In uno studio che apparirà il 22 settembre sulla rivista Scienza , un team di ricercatori ha scoperto un nuovo modo per legare nodi microscopici all'interno di una soluzione di cristalli liquidi. Questo tipo di materiale si trova in un'ampia gamma di dispositivi elettronici, dai televisori ad alta definizione agli schermi dei cellulari.

E mentre i piccoli nodi non ti aiuteranno ad assicurare una barca a remi o a montare una tenda, sono una prova di controllo, disse Jung-Shen (Benny) Tai, autore principale della nuova ricerca. Una volta legato, questi salatini molecolari non si scioglieranno, e possono unirsi per formare grandi, cristalli tridimensionali.

"Cambiando la tensione che applichiamo ai cristalli liquidi con i nostri nodi, possiamo farli espandere o restringere e persino formare il logo CU Boulder quando manipolati usando i laser, " disse Tai, uno studente laureato presso il Dipartimento di Fisica.

Il coautore Ivan Smalyukh ritiene che i nodi a cristalli liquidi della squadra avranno altri usi, pure.

fisici, Lui ha spiegato, sono stato a lungo interessato a come i nodi potrebbero formarsi in una vasta gamma di campi fisici, come quelli che emergono dai magneti. Il problema è che questi fenomeni non sono facili da osservare o manipolare utilizzando strumenti convenzionali.

"Gli scienziati hanno proposto nodi come questi in cosmologia, fisica Nucleare, fisica delle particelle, da tutte le parti, " disse Smalyukh, un professore di fisica. "Ma la cosa bella dei cristalli liquidi è che puoi vederli e studiarli al microscopio".

Ha aggiunto che lo studio si basa sull'ossessione di lunga data dell'umanità per i nodi. Tali forme hanno svolto un ruolo centrale nell'opera d'arte di Celtic, norreno, culture tibetane e cinesi, per dirne alcuni.

"Da millenni l'umanità è affascinata dai nodi, " ha detto Smalyukh.

Gli scienziati non fanno eccezione. Nel 19 ° secolo, Per esempio, i famosi fisici William Thomson e James Clerk Maxwell proposero che gli atomi stessi potessero essere costituiti da minuscoli nodi di energia. Questo modello è stato infine smentito, ma ha contribuito a ispirare un'attuale area di ricerca chiamata teoria dei nodi matematici.

E ha spinto molti scienziati a cercare nodi in altri fenomeni fisici. Da parte loro, Smalyukh e Tai si sono rivolti ai cristalli liquidi.

Questi tipi di materiali sono utili perché si comportano un po' come solidi e un po' come liquidi.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno sperimentato un tipo di molecola di cristalli liquidi che ha la forma di un'elica, o una piccola vite. Perché quelle viti non si incastrano bene, tendono a torcersi, ha detto Smalyukh. Di conseguenza, se li mescoli nelle giuste condizioni, piccoli nodi inizieranno ad apparire nella soluzione. Attraverso un microscopio, quei nodi sembrano un po' granelli di sabbia che galleggiano in un bicchiere d'acqua.

Ma non sono cereali. Sono nodi.

"Stiamo vedendo un numero enorme di molecole che sanno come fare nodi, " ha detto Smalyukh.

Dirlo in un altro modo, le molecole all'interno dei minuscoli nodi puntano in direzioni diverse da quelle intorno a loro. E se misuri i loro orientamenti collettivi in ​​luoghi diversi, tracciano la linea di un nodo.

Tai ha aggiunto che il team ha visto apparire diversi tipi di nodi nelle loro soluzioni di cristalli liquidi. Il più basilare è il nodo trifoglio, che si incrocia tre volte ed era un motivo popolare nelle opere d'arte celtiche.

"Ne avevamo anche di più complicati come i nodi a cinquefoil, o nodi con cinque incroci, e anche quelli con sette incroci, " Egli ha detto.

Come i migliori nodi, queste creazioni non si spezzeranno a meno che i ricercatori non disturbino il mezzo circostante, l'equivalente di usare una forbice per tagliarle. Di conseguenza, il team è stato in grado di utilizzare i laser per spostare i nodi, spingendoli insieme per formare strutture molto più grandi.

"Con i cristalli liquidi, possiamo facilmente immaginare e analizzare questi nodi e confrontarli con nodi matematici reali, " Ha detto Tai. "Quindi questo fornisce una piattaforma molto bella per testare la teoria dei nodi."

Smalyukh ha accettato e ha detto che è anche emozionante trovare un nuovo modo di giocare con i nodi.

"Sappiamo che c'è una bella storia di persone affascinate dalla possibilità di nodi nei campi, " ha detto. "Ma è stato abbastanza inaspettato vederli in questa incarnazione proprio davanti ai nostri occhi".