את הפלסטיקים הייחודיים של המחר ניתן יהיה לייצר באופן מדויק וזול יותר הודות לשילוב ההדוק שבין תיאוריה, שפותחה ע”י כימאים באוניברסיטת אורגון, ומידע בלתי-מוסבר לגביי פולימרים שנאסף במשך שנים מתוך ניסויים
את הפלסטיקים הייחודיים של המחר ניתן יהיה לייצר באופן מדויק וזול יותר הודות לשילוב ההדוק שבין תיאוריה, שפותחה ע”י כימאים באוניברסיטת אורגון, ומידע בלתי-מוסבר לגביי פולימרים שנאסף במשך שנים מתוך ניסויים באירופה.
המחקר, אשר המדענים מאמינים כי יוביל לסוג חדש של חומרים, מתואר במאמר המופיע בגיליון דצמבר של כתב-העת המדעי Journal of Physical Chemistry B. הממצאים יוכלו לשמש בתחומים מגוונים של הנדסה, ננו-טכנולוגיה, אנרגיה מתחדשת וכן רפואה, מאחר וחלבונים, ד.נ.א., ר.נ.א. ותרכובות ביולוגיות גדולות אחרות בתוככי התאים נעות צורה הדומה לתרכובות הנמצאות בפלסטיק.
התיאוריה המקובלת לגביי העיבוד של חומרים פלסטיים, החל משנות השישים, התמקדה בתנועתן הפרטנית של המקרו-פרודות תוך שהן נעות אחת אחר השנייה. חוקרי חומרים, בהתבסס על גישה זו, נותרו עם תוצרים בלתי-מובנים ומידע בלתי-מוסבר. התיאוריה החדשה של תנועה משותפת בנוזלים פולימריים הצליחה להסביר את התצפיות הללו תוך התחשבות בתנועה המתואמת של המקרו-פרודות ביחד עם שכניהן הסובבים אותן. התוצאה הסופית תוכל לייתר את שיטת הניחושים ואת הבחינה היקרה והאיטית של אלפי דגימות בשלבים השונים של הייצור.
“רמת ההתאמה שבין המידע לתיאוריה הינה מדהימה,” אומרת Marina G. Guenza, פרופסור לכימיה פיסיקלית תיאורטית באוניברסיטה. “אנו לומדים את הקשר שבין הכימיה של הפרודות לבין התנהגותן. זהו מדע בסיסי אמיתי. הממצאים שלנו מרגשים חוקרים העורכים ניסויים מכיוון שאנו מסוגלים להביט בתופעה שהם אינם מסוגלים להבין במלואה. תיאוריה זו מסבירה כעת את שמתרחש בתוככי הדגימות שלהם. הם לא עוסקים יותר רק באוסף מידע; התיאוריה שלנו מספקת להם תמונה רחבה לגביי המתרחש.”
החוקרת מפשטת את התיאוריה שלה – המבוססת על משוואות מתמטיות המתארות תנועה של חלקיקים בנוזל או בגז – כמו להביט בתלמידים היורדים מאוטובוס דחוס. כל תלמיד המעוניין לרדת עומד במקומו – או משוטט בין אתרים פנויים שונים – עד אשר תלמיד אחר מתחיל לנוע לעבר היציאה. תוך כדי התארגנותם של התלמידים לקבוצה, הם הופכים להיות מתואמים ביניהם ובכך יציאתם מזורזת.
התיאוריה מתייחסת להתנהגות הפעפוע, הנראית לעיתים קרובות, של פרודות ברגע שהן מתחילות ל”התנהג” כחומר זכוכיתי – תוך הסבר מדוע הפרודות מאטות את תנועתן וקופאות לתוך מצב בלתי-סדור מאשר להתארגן לכדי יצירת גביש מסודר, אומרת החוקרת. “אנו נרצה מאוד להיות מסוגלים לשלוט בתכונות החומר כך שנוכל לתכנן את הסינתזה לקבלת תכונות דרושות ומדויקות.”
התיאוריה הועמדה למבחן תחת תרחישים מגוונים במעבדות בגרמניה, צרפת ושוויץ לאחר שחוקר הפלסטיקים הגרמני Dieter Richter מהמכון ע”ש מקס פלנק למחקר במצב המוצק וכותב-שותף של המאמר, פנה לחוקרת Guenza לאחר דיון בכנס ואמר לה כי יש בידיו מידע בלתי-מובן שניתן אולי להסבירו באמצעות התיאוריה שלה. המידע הבלתי-מוסבר והתיאוריה של החוקרת השתלבו יחדיו לאחר בדיקות מעבדה, שכללו הין היתר שימוש בספקטרוסקופית הדהוד-ספין (spin-echo), שיטה עתירת-אנרגיה המאפשרת כושר-הפרדה גבוה במיוחד.
“אם אתה מביט בפולימר אחד בלבד, בהתבסס על התיאוריה המסורתית, אינך רואה כל תנועה חריגה,” אומרת החוקרת הראשי. “אינך מזהה פרודה מסוימת אשר עוברת לסירוגין בין תנועה איטית למהירה. רק כאשר אתה מתייחס לדינאמיקה של קבוצת פרודות יחדיו אתה מסוגל לחזות ולהבחין בהתנהגות חריגה. וזה מה שמספקת התיאוריה שלי.”
כעת מיישמים את התיאוריה החדשה לניסויים אחרים בכדי לבחון את אמינותה בהתנהגויות חריגות אחרות, מציינת החוקרת הראשית.
הידיעה המקורית של האוניברסיטה
