Команда исследователей из Кембриджа и Софийского университета в Болгарии предложили новый метод получения сложных трехмерных структур. Результаты, опубликованные в Nature, проясняют многие загадки морфогенеза.
Эксперименты команды были относительно просты: ученые постепенно замораживали мыльный раствор с каплями масла. При этом вещество внутренней поверхности капель переходило в фазу «пластических кристаллов», что вынуждало их принимать самые разные формы — от прожилок и треугольников до октаэдров и гексаэдров. Разморозив раствор, исследователи наблюдали возвращение капель масла в исходное состояние.
Фаза пластических кристаллов была открыта относительно недавно и по сути представляет собой переходное состояние между твердым телом и жидкостью. Существует еще одно переходное состояние вещества — фаза жидких кристаллов, ее технологические применение широко известно. Для жидкокристаллического состояния характерна параллельная упорядоченность молекул в некоторой области пространства (домене), в то время как сами домены расположены беспорядочно. В отличие от жидких, пластические кристаллы имеют упорядоченные домены, однако молекулы внутри доменов расположены хаотично. Это приводит к низкой энтропии плавления пластических кристаллов — другими словами, они легко изменяют свою форму.
По мнению Стояна Смукова (Stoyan Smoukov), руководителя исследования из Кембриджа, именно переход масла в состояние пластических кристаллов и приводит к изменению формы его капель. При этом исследователи обнаружили, что регулируя размеры капель, а также скорость понижения температуры, можно контролировать последовательность появления различных структур. Результаты опытов команды позволяют понять процесс морфогенеза в неживой материи. Метод, предложенный английскими и болгарскими учеными, крайне прост и все же позволяет с высокой точностью контролировать процесс морфогенеза.