Modern fizik ve malzeme bilimi, klasik etkileşim kuvvetlerinin dışına çıkan ‘enine kuvvetlerin’ yönettiği yeni bir madde formuyla tanışıyor. Aachen, Düsseldorf, Mainz ve Wayne State Üniversitesi’nden bilim insanlarının ortak yürüttüğü çalışma, yüksek konsantrasyonda ‘katı bir rotor gövdesi’ gibi davranan dönen kristallerin varlığını kanıtladı.
Saygın bilim dergisi PNAS’ta yayımlanan araştırma, bu maddelerin geleneksel katı cisimlerden farklı olarak, dışarıdan bir kuvvet uygulandığında uzamak yerine bükülerek tepki verdiğini ortaya koydu.
'GARİP ESNEKLİK' VE SIRA DIŞI DAVRANIŞLAR
Düsseldorf Heinrich Heine Üniversitesi’nden Prof. Dr. Hartmut Löwen, bu kolektif hareketin sonuçlarını ‘sezgisel olmayan, niteliksel olarak yeni bir davranış’ olarak tanımlıyor. Geleneksel malzemeler çekme kuvveti yönünde uzarken, bu kristaller ‘garip esneklik’ (odd elasticity) özelliği nedeniyle bükülüyor.
Araştırmanın en çarpıcı bulgularından biri de kristallerin dinamik yapısı. Dönen bileşenler arasındaki etkileşim yeterince güçlendiğinde, kristal herhangi bir dış müdahale olmaksızın küçük parçalara ayrılabiliyor ve ardından kendiliğinden tekrar bir araya gelerek yapısını yeniden inşa edebiliyor.
TEORİDEN UYGULAMAYA: ENİNE ETKİLEŞİM KUVVETLERİ
Fizikte iyi bilinen kütleçekimi veya Coulomb kuvveti gibi merkezcil kuvvetlerin aksine, ‘enine etkileşimler’ nesnelerin birbirine dik kuvvet uygulamasını sağlıyor. Bu durum, nesnelerin kendiliğinden birbirleri etrafında dönmesine yol açıyor. Wayne State Üniversitesi’nden Prof. Dr. Zhi-Feng Huang liderliğindeki ekip, bu karmaşık süreci açıklayan ve farklı ölçeklerdeki süreçleri birbirine bağlayan birleşik bir teorik çerçeve geliştirdi.
Prof. Huang, ulaştıkları sonucun önemini şu sözlerle vurguladı: "Kritik parçaların boyutu ile dönme hızı arasındaki ilişkiyi belirleyen doğanın temel bir özelliğini keşfettik. Bu kristaller, klasik büyüme modellerinin aksine belirli bir boyut sınırına kadar büyüyüp parçalanma eğilimi gösteriyor."
TEKNOLOJİ VE BİYOLOJİDE YENİ UFUKLAR
Çalışmanın ortak yazarlarından Dr. Michael te Vrugt, geliştirilen teorinin kolloid araştırmalarından biyolojiye kadar geniş bir sistemi kapsadığını belirtti. MIT’de yapılan deneyler, benzer hareketlerin deniz yıldızı embriyoları gibi canlı organizmalarda da gözlemlendiğini gösteriyor.
RWTH Aachen Üniversitesi’nden Prof. Dr. Raphael Wittkowski ise kristal içindeki kusurların dışarıdan kontrol edilebileceğine dikkat çekerek, bu özelliğin malzemelerin kullanım amacına göre özelleştirilmesine imkan tanıdığını ifade etti. Uzmanlara göre, bu yeni nesil kristaller özellikle hassas teknik anahtarlama elemanlarının icadında kilit rol oynayabilir.
