تداخلات مولکولی: کشف اسرار امواج و مارپیچ‌ها

تعاملات غیرمتقابل و افزایش نظم در سیستم‌های فعال

تعاملات غیرمتقابل می‌توانند نظم را در یک سیستم فعال افزایش دهند. این نتیجه‌گیری از یک مطالعه جدید توسط دانشمندان **بخش فیزیک ماده زنده** در مؤسسه ماکس پلانک برای دینامیک و خودسازماندهی (MPI-DS) به دست آمده است. پژوهشگران مدلی را ایجاد کردند تا الگوهای نوظهور را بر اساس میزان غیرمتقابل بودن در یک سیستم فعال توصیف کنند.

ماده زنده معمولاً ویژگی‌هایی را نشان می‌دهد که در سیستم‌های فیزیکی ساده‌تر وجود ندارد. یک مثال بارز، تعامل نامتقارن بین گونه‌های مختلف ذرات است: یک نوع مولکول ممکن است توسط نوع دیگری جذب شود، در حالی که آن نوع دیگر از آن دوری می‌کند. این پدیده به‌نوعی شبیه به تعقیب شکارچی توسط طعمه‌اش است که در تلاش برای فرار است. این پدیده به عنوان تعامل غیرمتقابل شناخته می‌شود و می‌تواند الگوهای جذابی را در مقیاس بزرگ‌تر ایجاد کند، همان‌طور که قبلاً نشان داده شده است.

الگوی ماکروسکوپی حاصل اغلب شبیه به ساختارهایی است که برای عملکرد کلی سیستم ضروری هستند، مانند یک سلول زنده.

تحقیق جدید درباره تأثیر غیرمتقارنی بر تشکیل نقص‌ها

در یک مطالعه جدید، ناودیب رانا و رامین گلستانیان به بررسی تعامل بین غیرمتقارنی و تشکیل نقص‌ها پرداختند که بر الگوهای حاصل تأثیر می‌گذارد. رانا توضیح می‌دهد: “به طور معمول، غیرمتقارنی قوی‌تر باعث فعالیت بیشتر می‌شود و بنابراین با نظم کمتر در سیستم مرتبط است.” او ادامه می‌دهد: “اما ما دریافتیم که در واقع عکس این موضوع صحیح است و الگوهای موجی منظم زمانی شکل می‌گیرند که غیرمتقارنی از یک سطح خاص فراتر رود.”

بنابراین، این مطالعه جدید اهمیت غیرمتقارنی را در حذف نقص‌ها در سیستم‌های فعال برای ایجاد ساختارهای منظم مورد تأکید قرار می‌دهد. دانشمندان از شبیه‌سازی‌ها برای بررسی خواص فیزیکی نقص‌های طبیعی که نظم را مختل می‌کنند، استفاده کردند، درست مانند جابجایی‌ها در فلزی که برای ساخت قاشق‌ها به کار می‌رود. گلستانیان اضافه می‌کند: “در حالی که یک نیروی غیرمتعادل به شکل خم کردن مکرر یک قاشق باعث ایجاد نقص‌های بیشتر و تضعیف قدرت آن می‌شود تا جایی که بشکند، تعاملات غیرمتقارن سیستم را به سمت حذف نقص‌ها و ایجاد نظم کامل سوق می‌دهد.”

او در پایان می‌گوید: “این ویژگی شگفت‌انگیز راه‌های زیادی را برای کاربردهای سیستم‌های ماده فعال غیرمتقارن باز می‌کند.” به طور کلی، این مطالعه اصول فیزیکی بنیادی را که زیرساخت سازماندهی ماده فعال را تشکیل می‌دهند، آشکار می‌سازد که برای شکل‌گیری زندگی اهمیت دارند.