Злопам'ятні предмети: вчені виявили унікальні властивості у різних матеріалів

Деякі матеріали можуть запам'ятовувати минулі події, подібно до того, як зім'ятий аркуш паперу зберігає свої складки. Група фізиків з Університету штату Пенсільванія нещодавно виявила, що за певних умов деякі матеріали можуть зовсім запам'ятовувати не тільки те, що вони були деформовані, а й точну послідовність цих деформацій. Це відкриття може призвести до нових способів зберігання інформації в механічних системах, таких як комбіновані замки або навіть обчислення без електрики, пише Penn State.

У Фокус.Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найцікавіші новини зі світу науки!

Матеріали часто зберігають спогади за допомогою процесу, званого пам'яттю зворотної точки, коли змінні сили залишають відбиток, який можна прочитати або стерти. Ця концепція схожа на комбінаційний замок, де поворот циферблата певним чином визначає, чи відкриється він. Натан Кейм, доцент Пенсільванського університету і автор дослідження, опублікованого в журналі Science Advances, пояснив, що цей математичний принцип можна застосувати до багатьох систем, від комп'ютерних жорстких дисків до скельних утворень.

Однак раніше вважалося, що пам'ять зі зворотною точкою вимагає сил, прикладених в обох напрямках — тих, що тягнуть і штовхають. Команда Кейма виявила виняток: деякі матеріали можуть зберігати послідовність дій, навіть якщо силу докладено тільки в одному напрямку, як, наприклад, міст, що просідає під рухом транспорту, але не прогинається вгору при виїзді машин. Щоб вивчити це питання, дослідники провели комп'ютерне моделювання, перевіряючи, як різні сили впливають на збереження пам'яті.

Вони зосередилися на базових елементах, званих гістеронами, які можуть залишатися в минулому стані навіть у разі зміни умов. Гістерони або співпрацюють, заохочуючи один одного до змін, або фруструють один одного, чинячи опір цим самим змінам. Команда виявила, що засмучені гістерони, схожі на частини соломинки, що гнеться, які відкриваються по черзі, дають змогу матеріалу кодувати послідовність минулих деформацій навіть за умови докладання сили тільки в одному напрямку.

Це відкриття може мати практичне застосування при створенні штучних систем з пам'яттю, особливо механічних систем, що не залежать від електрики. Кейм зазначив, що такі матеріали можуть підтверджувати послідовність минулих подій, допомагаючи в криміналістичному аналізі або діагностиці. Наприклад, матеріал, який відстежує свою найбільшу і найостаннішу деформацію, може бути використаний для виявлення структурної напруги в будівлях або машинах.

У медицині цей прорив може призвести до створення самоконтрольованих матеріалів, які визначатимуть напругу або деформацію в імплантатах і протезах, що потенційно підвищить безпеку пацієнтів, які отримали їх. Також, штучні суглоби або кісткові імплантати можуть використовувати таку пам'ять для відстеження характеру використання і попередження лікарів про ранні ознаки зносу або відмови.

Подібна технологія може допомогти розробити вдосконалені пов'язки для ран, які запам'ятовуватимуть рівень тиску і відповідним чином регулюватимуться для поліпшення загоєння.

Раніше Фокус писав про "початок кінця" ери викопного палива. Дослідники вважають, що світ перебуває на порозі історичного поворотного моменту, який вплине на кліматичну кризу.

Також Фокус писав про те, що під Францією виявили найбільше у світі родовище палива майбутнього. Дослідники вважають, що ця знахідка допоможе світу відмовитися від використання "брудного викопного палива", що шкодить планеті.