U revolucionarnoj studiji, fizičari iz Ujedinjenog Kraljevstva i Švicarske stvorili, kako tvrde, najizazovniji labirint ikada dizajniran. Njihova zamršena slagalica proizlazi iz fraktalne geometrije i šahovskih strategija, posebice kretanja figure skakača.
Predvođen Felixom Flickerom sa Sveučilišta u Bristolu, tim znanstvenika je razvio Hamiltonove cikluse unutar Ammann-Beenkerovih popločavanja. Ova popločavanja, nazvana po matematičkim konceptima, generiraju složene fraktalne labirinte. Kad smo pogledali oblike linija koje smo konstruirali, primijetili smo da tvore nevjerojatno zamršene labirinte. Veličine sljedećih labirinta rastu eksponencijalno – a ima ih beskonačan broj, objašnjava Flicker.
Inspiracija je došla iz skakačeve turneje u šahu, gdje ta figura posjećuje svako polje jednom prije nego što se vrati na početak. To je primjer 'Hamiltonovog ciklusa' – petlje kroz kartu koja posjećuje sve točke zaustavljanja samo jednom, pojašnjava Flicker.
Kvazikristali, fokus navedene studije koja je objavljena u časopisu Physical Review X, rijetki su oblici materije koji spajaju uređene i nesređene atomske strukture. Za razliku od običnih kristala s uzorcima koji se ponavljaju, kvazikristali imaju uzorke koji se ne ponavljaju i nalikuju aperiodskim popločenjima. Penrose i Ammann-Beenker popločavanja značajni su primjeri aperiodskih popločenja.
Fizičari Shobhna Singh sa Sveučilišta Cardiff i Jerome Lloyd sa Sveučilišta u Ženevi surađivali su s Flickerom. Koristeći dvodimenzionalna Ammann-Beenkerova popločavanja, generirali su Hamiltonove cikluse koji odražavaju raspored atoma u kvazikristalima. Ti ciklusi povezuju atome u neprekinutu liniju koja se ne križa i skalabilnu da oblikuje fraktale.
Riješenje njihovog labirinta možete vidjeti na niže priloženoj slici.
Moguće raznolike primjene
Njihova inovativna metoda ne samo da stvara složene labirinte, već također ima značajne implikacije za rješavanje matematičkih problema. Identificiranje Hamiltonovih ciklusa može pomoći u pronalaženju složene rute i savijanju proteina, primjerice. Dodatno, postoje industrijske primjene, kao što je poboljšanje hvatanja ugljika putem adsorpcije. Adsorpcija je sposobnost neke čvrste tvari zvane da na svojoj graničnoj površini veže (adsorbira) molekule plina ili otopljene tvari iz otopina, formirajući tako molekularni ili atomski film.
Naš rad također pokazuje da bi kvazikristali mogli biti bolji od kristala za neke adsorpcijske primjene. Na primjer, savitljive molekule pronaći će više načina da slete na nepravilno raspoređene atome kvazikristala. Kvazikristali su također krti, što znači da se lako lome u sitna zrnca . To maksimizira njihovu površinu za adsorpciju, ističe Singh.
Navedeno istraživanje stoga nudi novu perspektivu na kvazikristale, ističući njihove potencijalne prednosti u različitim znanstvenim i industrijskim područjima.
Izvor: Science Alert
