Нова модель показує, як молекулярні взаємодії створюють порядок в активних системах. Вчені з відділу фізики живої матерії Інституту динаміки та самоорганізації Макса Планка (MPI-DS) виявили, що невзаємні взаємодії можуть підвищити порядок в активних системах. Використовуючи нещодавно розроблену модель, вони продемонстрували, як ступінь невзаємності впливає на формування шаблонів, забезпечуючи глибше розуміння організації складних динамічних систем.
Невзаємні взаємодії в живій речовині
Жива речовина демонструє унікальні характеристики, яких немає в простіших фізичних системах. Одним із яскравих прикладів є нерівномірна взаємодія між різними типами частинок. Наприклад, одна молекула може притягуватися до іншої, а друга відштовхуватися — подібно до того, як хижак переслідує свою жертву, яка інстинктивно намагається втекти. Це явище, відоме як невзаємна взаємодія, може створювати складні великомасштабні моделі, як було показано раніше. Ці моделі часто нагадують основні структури живих систем, такі як організація всередині клітини.
Дослідження невзаємності та формування шаблону
У новому дослідженні Навдіп Рана та Рамін Голестанян досліджували взаємозв’язок між невзаємністю та утворенням дефектів, що впливає на отримані моделі.
«Як правило, сильніша невзаємність викликає більшу активність і, таким чином, пов’язана з меншим порядком у системі», — пояснює Рана. «Однак ми виявили, що насправді все навпаки, і добре впорядковані хвильові моделі утворюються, коли невзаємність перевищує певний рівень».
Таким чином, нове дослідження підкреслює важливість невзаємності в усуненні дефектів в активних системах для створення впорядкованих структур.
Моделювання аналізу динаміки дефектів
Вчені використовували симуляції, щоб дослідити фізичні властивості природних дефектів, які порушують порядок, як і дислокації в металі, який використовується для виготовлення ложок.
«У той час, як нерівноважний рух у вигляді багаторазового згинання ложки створює більше заплутаних дефектів і послаблює її міцність, поки вона не зламається, невзаємні взаємодії спрямовують систему на шлях усунення дефектів і створення ідеального порядку». додає Голестанян.
«Ця чудова властивість відкриває багато можливостей для застосування систем невзаємної активної речовини», — підсумовує він.
Заключні зауваження щодо організації активної речовини
Загалом дослідження розкриває фундаментальні фізичні принципи, що лежать в основі організації активної матерії, важливі для формування життя.