Los científicos e ingenieros están fascinados con las estructuras auto-plegables. Imagínese las posibilidades:stents cardíacos que se despliegan en el lugar correcto o carpas emergentes que se ensamblan con solo presionar un botón, así como versiones a nanoescala para máquinas diminutas. Pero a veces estas estructuras se atascan durante el proceso de plegado, y los científicos no saben por qué.
Un nuevo artículo en Revisión física X tres científicos de la Universidad de Chicago presentan una explicación matemática:esos puntos conflictivos son simplemente intrínsecos.
"La gente pensaba que se podía diseñar en torno a eso, pero realmente parece que existen límites fundamentales, "dijo el estudiante de posgrado Menachem Stern, el primer autor del artículo.
Las estructuras diseñadas para autoensamblar a menudo comienzan correctamente, pero luego el pliegue se agota, dejando atrás islas de partes debidamente dobladas. Para explorar por qué, el equipo creó un conjunto de modelos matemáticos.
Al diseñar estructuras que se puedan plegar solas, ya sean origami de papel o diminutas nanomáquinas, los científicos comienzan por pre-plegar los pliegues que necesitan. Pero esto también crea un conjunto de ramas "distractoras" invisibles. Cuantas más arrugas se añadan, más ramas distractoras se forman, y es cada vez más probable que el origami se atasque.
"No importa lo inteligente que sea el diseño, siempre hay muchas más formas de doblar incorrectamente y atascarse que de doblar correctamente, "dijo Arvind Murugan, profesor asistente en el Instituto James Franck y coautor del artículo. "Nos dimos cuenta de que este problema de tener muchas más formas de hacer algo incorrectamente que correctamente se manifiesta en muchas otras áreas de las ciencias y las matemáticas, incluido el diseño de estructuras de proteínas en biología y el diseño de rompecabezas de Sudoku ".
Usando estas conexiones, hay formas de mitigar el problema incluso si es intrínseco, dijo Stern, Murugan y Matthew Pinson, el tercer autor del estudio.
Sus hallazgos incluyen un conjunto de predicciones sobre dónde colocar las bisagras al diseñar pliegues, así como para identificar áreas problemáticas y cómo solucionarlas, lo que podría aplicarse a todo, desde origami de papel hasta micro-máquinas y carpas de autoensamblaje.
