Corpi frattali in bolle / La parola “frattale” deriva da “frattale”. Pochi potrebbero immaginare corpi frattali con dimensioni non intere tra figure bidimensionali (un piano) e tridimensionali (un cubo, per esempio). Tuttavia, ci sono molti corpi frattali intorno a noi come nuvole e coste, a indicare che le forme frattali sono le forme di esistenza più naturali e fondamentali in natura. La nostra scoperta della relazione universale tra proprietà fisiche e dimensioni del campione indica che le dimensioni governano anche tutti i tipi di proprietà fisiche e meccaniche come principio di natura. Credito:Toshio Naito, Università di Ehime
È noto che le nanoparticelle, ad esempio, mostrano proprietà abbastanza diverse dai campioni sfusi degli stessi materiali. Eppure nessuno sa perché. I ricercatori della Ehime University hanno scoperto un metodo di controllo delle dimensioni frattali di qualsiasi campione solido, consentendo un esame sistematico e dettagliato di varie proprietà fisiche di campioni con dimensioni diverse. Di conseguenza, hanno scoperto la relazione universale tra proprietà fisiche e dimensioni frattali.
Dai corpi celesti alle cellule umane, ogni cosa in questo universo possiede dimensioni finite in tre direzioni nello spazio; tutto nel mondo reale è tridimensionale, secondo la geometria euclidea. Per quanto sottile o piccolo sia un oggetto in scala nanometrica, le dimensioni non possono essere modificate. Di conseguenza, si è fermamente creduto che nessuno potesse cambiare o controllare le dimensioni della materia reale. Tuttavia, prestando invece attenzione alle dimensioni frattali, il controllo dimensionale è possibile in modo semplice.
I ricercatori hanno preparato una serie di campioni di polvere mista con lo stesso materiale ma con diverse dimensioni frattali, corrispondenti a un diverso rapporto misto tra la sostanza di interesse e la cera. Utilizzando questi campioni, hanno esaminato in dettaglio le loro strutture e proprietà fisiche. Hanno anche esaminato materiali con proprietà diverse per confermare l'universalità dei risultati. Con l'aiuto di calcoli teorici basati su modelli e metodi originali, hanno scoperto che esiste una relazione universale tra le dimensioni frattali del campione e le loro proprietà fisiche, come la conduzione elettrica e il magnetismo. Questo potrebbe essere un principio di natura appena svelato, in cui la dimensione della materia governa tutte le sue proprietà fisiche e meccaniche.
I cubi disposti stereoscopicamente sono corpi frattali di diverse dimensioni. Il corpo giallo più grande appartiene a corpi a 2,5 dimensioni, mentre il corpo blu più piccolo appartiene a corpi tridimensionali. La riduzione della dimensione frattale corrisponde ad un aumento degli spazi vuoti nei corpi. Nel nostro studio, gli spazi vuoti sono riempiti con cera speciale che non ha alcun ruolo nelle proprietà fisiche. Credito:Toshio Naito, Università di Ehime
La serie di corpi frattali blu e gialli possiede dimensioni frattali leggermente diverse l'una dall'altra. Il corpo giallo più grande appartiene a corpi a 2,5 dimensioni, mentre il corpo blu più piccolo appartiene a corpi tridimensionali. La riduzione della dimensione frattale corrisponde ad un aumento degli spazi vuoti nei corpi. Nel nostro studio, gli spazi vuoti sono riempiti con cera speciale che non ha alcun ruolo nelle proprietà fisiche. Credito:Toshio Naito, Università di Ehime
