Gli scienziati hanno scoperto come la natura riduce al minimo i costi energetici in anelli di liquidi con una nanostruttura interna composta da due polimeri chimicamente discordanti uniti da forti legami, o di-blocchi, depositato su una superficie di silicio, in un articolo che sta per essere pubblicato su European Physical Journal E .

Josh McGraw e i suoi colleghi della McMaster University, Canada, e l'Università di Reading, UK, hanno creato per primi anelli di polimeri di-block che paragonano alla costruzione di ciambelle dai blocchi Lego a causa della natura del materiale utilizzato. Questo materiale ha una struttura interna discretizzata come i mattoncini Lego, con conseguente anelli che si avvicinano alla forma senza soluzione di continuità di una ciambella (vedi foto di assemblaggi su nanoscala inediti che illustrano questo rapporto).

McGraw e i suoi colleghi hanno misurato la dinamica dei bordi interagenti in strutture ad anello che mostrano passaggi asimmetrici, cioè., spaziatura diversa all'interno e all'esterno dell'anello, quando inizialmente creato. Hanno scoperto che l'interazione che modella l'anello nel tempo è la repulsione tra i bordi. Mentre i dettagli molecolari rimangono sfuggenti, la fonte di questa repulsione è intuitiva:un bordo è un difetto che perturba il profilo superficiale con un costo associato all'energia superficiale.

La repulsione del bordo impedisce a due bordi vicini di avvicinarsi troppo l'uno all'altro. Quando due bordi isolati si avvicinano, la perturbazione devia ulteriormente, deformando così la struttura del bordo di equilibrio e aumentando l'energia libera. Per gli anelli soggetti esclusivamente all'interazione del bordo repulsivo, gli autori hanno scoperto che la forma di equilibrio dei loro bordi doveva essere simmetrica.

Questi bordi potrebbero essere considerati difetti in un materiale con un ordine altrimenti perfetto su scala nanometrica. Così, la ricerca basata sulla delucidazione delle interazioni dei difetti potrebbe aiutare gli scienziati a cercare di eliminare tali difetti comprendendo come questi materiali si autoassemblano. Tali sistemi potrebbero anche fornire una base ideale per creare modelli su scala nanometrica, archivio dati, e nanoelettronica.