Oblici i energija (28. veljače 2010. godine, materijal iz 2008. godine)



>> Oblici i energija, isječak prvi (MP3, 4.4 MB).




Projekt koji vodim i koji financira hrvatsko ministarstvo znanosti, obrazovanja i športa zove se "Energetskom kompeticijom uvjetovani oblici i strukture nanometarskih sustava". Oblik je u ravnotežnoj fizici i klasičnoj mehanici vrsta "minimalnog entiteta", onoga koji čini određene veličine minimalnim. Npr. oblik lanca u gravitacijskom polju je takav da je njegova potencijalna energija minimalna. Znatno poopćenje ovog pristupa vrijedi i na mikro- i nano- skalama gdje se traže oblici za koje su određeni termodinamički potencijali minimalni. Gornji zvučni zapis diskutira što je oblik i zašto se može smatrati minimalnim entitetom. Zapis je iz emisije "Na rubu znanosti: Oblici i energija" iz 2008. godine.



>> Oblici i energija, isječak drugi (MP3, 3.1 MB).




Ideja koja stoji iza naslova mog projekta je objasniti vrlo uobičajenu pojavnost oblika koji se rijetko vide u većim sustavima. Ovdje mislim na nastanak sfera, cilindara, konusa, pogotovo u sustavima gdje se isti izgrađuju od dvodimenzionalnog materijala, "plahte" (npr. grafenska plahta (sp2 ugljik, ravnina iz grafita) ili plahta od virusnih proteina). Takvi objekti su izgrađeni od mnogo identičnih kopija iste "elementarne sastavnice". Npr. fullereni i ugljikove nanocijevi su različiti objekti, ali su izgrađeni od istih elementarnih sastavnica - ugljikovih atoma, poslaganih na različite načine koji tako proizvode različite oblike. U stvari, od ugljikovih atoma moguće je dobiti veliku raznolikost objekata koji nisu ni fullereni ni ugljikove nanocijevi nego su "negdje između" kao što to i prikazuje slika ispod. Najveća struktura u sredini je ugljikov stožac. O njima sam napisao i jedan znanstveni rad (download).

carbon cones, fullerenes, nanotubes

Virusni omotači (tzv. kapside / capsids) su također izgrađeni od mnogo identičnih kopija proteina i ovisno o slanosti i kiselosti otopine, isti virusni proteini mogu sačinjavati šuplje cilindre, konuse ili sferne ljuske, dakle opet imamo poliforman sustav tj. od istih elemenata dobivamo različite oblike ovisno o uvjetima. Mene (između ostalog) zanima kakvi su uvjeti i interakcije između "elementarnih sastavnica" koje vode do nastanka oblika i može li se prilagodbom tih uvjeta utjecati na oblik koji nastaje.

U drugom dijelu zapisa (iznad) diskutiraju se oblici od ugljika i njihova poliformnost te veza s Fullerovim dizajnom geodetskih kupola. O tome sam nešto malo govorio i prije, u ovom postu.



>> Oblici i energija, isječak treći (MP3, 3.3 MB).




U trećem dijelu govorim o evoluciji oblika. To je nešto što me danas najviše zanima, pogotovo u kontekstu virusa. U emisiji pokušavam slikovito objasniti "evoluciju papirnatih aviona", različitih struktura koje nastaju na istom materijalnom substratu - komadu A4 papira. Po studiju sam razbacao 5-6 različitih "evolucijskih rješenja" za papirnate avione, bio je to jedan od mojih zanimljivijih nastupa na HRT-u, ako ništa a onda po predstavi s avionima (vidi sliku ispod). Za one koji žele znati više o Karlu Simsu i genetskim algoritmima, nudim tri linka za početak istraživanja: