سيكون من الممكن إنتاج المواد البلاستيكية الفريدة في المستقبل بشكل أكثر دقة وبتكلفة أقل بفضل التكامل الوثيق بين النظرية، التي طورها الكيميائيون في جامعة أوريغون، والمعلومات غير المبررة حول البوليمرات التي تم جمعها على مدى سنوات من التجارب.
سيكون من الممكن إنتاج المواد البلاستيكية الفريدة في المستقبل بشكل أكثر دقة وبتكلفة أقل بفضل التكامل الوثيق بين النظرية، التي طورها الكيميائيون في جامعة أوريغون، والمعلومات غير المبررة حول البوليمرات التي تم جمعها على مدى سنوات من التجارب في أوروبا.
تم وصف البحث، الذي يعتقد العلماء أنه سيؤدي إلى نوع جديد من المواد، في مقال ظهر في عدد ديسمبر من المجلة العلمية Journal of Physical Chemistry B. ويمكن استخدام النتائج في مجالات متنوعة من الهندسة وتكنولوجيا النانو والطاقة المتجددة. الطاقة وكذلك الدواء، حيث أن البروتينات، d.N.A.، R.N.A. وغيرها من المركبات البيولوجية الكبيرة داخل الخلايا تتحرك بطريقة مشابهة للمركبات الموجودة في البلاستيك.
ركزت النظرية المقبولة فيما يتعلق بمعالجة المواد البلاستيكية، بدءاً من الستينيات، على الحركة الفردية للجزيئات الكبيرة أثناء تحركها واحدة تلو الأخرى. الباحثون في مجال المواد، بناءً على هذا النهج، يُتركون مع منتجات غير منظمة ومعلومات غير مفسرة. وتمكنت النظرية الجديدة لحركة المفاصل في السوائل البوليمرية من تفسير هذه الملاحظات مع الأخذ في الاعتبار الحركة المنسقة للجسيمات الكبيرة مع جيرانها المحيطين بها. النتيجة النهائية ستقضي على التخمين والفحص الباهظ والبطيء لآلاف العينات في مراحل الإنتاج المختلفة.
تقول مارينا ج. غينزا، أستاذة الكيمياء الفيزيائية النظرية في الجامعة: "إن مستوى الاتفاق بين البيانات والنظرية مذهل". "نحن ندرس العلاقة بين كيمياء البغال وسلوكها. هذا هو العلم الأساسي الحقيقي. تثير النتائج التي توصلنا إليها الباحثين في إجراء التجارب لأننا قادرون على النظر إلى ظاهرة لا يستطيعون فهمها بالكامل. تشرح هذه النظرية الآن ما يحدث داخل عيناتهم. لم يعد الأمر يتعلق فقط بجمع المعلومات؛ نظريتنا توفر لهم صورة واسعة عما يحدث."
وتبسط الباحثة نظريتها -بالاعتماد على معادلات رياضية تصف حركة الجزيئات في سائل أو غاز- مثل النظر إلى الطلاب وهم ينزلون من حافلة مزدحمة. كل طالب يريد النزول يقف في مكانه - أو يتجول بين المواقع المجانية المختلفة - حتى يبدأ طالب آخر بالتحرك نحو الخروج. أثناء تنظيم الطلاب في مجموعة، يصبحون منسقين فيما بينهم وبالتالي يتم تسريع خروجهم.
تشير النظرية إلى السلوك الوميض، الذي غالبًا ما يُرى، للحلقات بمجرد أن تبدأ في "التصرف" كمادة زجاجية - بينما تشرح سبب تباطؤ الحلقات في حركتها وتجميدها في حالة غير منتظمة بدلاً من تنظيمها لتشكيل شكل يقول الباحث: بلورة منظمة. "نود بشدة أن نكون قادرين على التحكم في خصائص المادة حتى نتمكن من تصميم التركيب للحصول على الخصائص المطلوبة والدقيقة."
تم اختبار النظرية في ظل سيناريوهات مختلفة في مختبرات في ألمانيا وفرنسا وسويسرا بعد أن تحول باحث البلاستيك الألماني ديتر ريختر من معهد ماكس بلانك لأبحاث الحالة الصلبة والمؤلف المشارك للمقال إلى الباحث غونزا بعد مناقشة في المؤتمر وأخبرها أن لديه معلومات غير مفهومة ويمكن تفسيرها باستخدام نظريتها. تم دمج المعلومات غير المبررة ونظرية الباحث معًا بعد الاختبارات المعملية، والتي تضمنت استخدام التحليل الطيفي للصدى الدوراني، وهي طريقة عالية الطاقة تسمح بدقة عالية للغاية.
يقول الباحث الرئيسي: "إذا نظرت إلى بوليمر واحد فقط، بناءً على النظرية التقليدية، فلن ترى أي حركة غير عادية". "أنت لا تتعرف على فحل معين يتناوب بين الحركة البطيئة والسريعة. فقط عندما تفكر في ديناميكيات مجموعة من الكلاب معًا، يمكنك التنبؤ بالسلوك غير الطبيعي ولاحظه. وهذا ما توفره نظريتي».
ويجري الآن تطبيق النظرية الجديدة على تجارب أخرى لاختبار مدى موثوقيتها في السلوكيات غير الطبيعية الأخرى، كما يشير الباحث الرئيسي.
الخبر الأصلي للجامعة
