Cientistas e engenheiros são fascinados por estruturas dobráveis. Imagine as possibilidades:stents cardíacos que se desdobram no local certo ou tendas pop-up que se montam com o apertar de um botão, bem como versões em nanoescala para máquinas minúsculas. Mas às vezes essas estruturas ficam presas durante o processo de dobramento, e os cientistas não sabem por quê.
Um novo jornal em Revisão Física X por três cientistas da Universidade de Chicago apresenta uma explicação matemática - esses pontos de discórdia são simplesmente intrínsecos.
"As pessoas pensaram que você poderia criar em torno disso, mas parece que existem limites fundamentais, "disse o estudante de graduação Menachem Stern, o primeiro autor no artigo.
Estruturas projetadas para automontagem geralmente começam corretamente, mas então a dobra desaparece, deixando para trás ilhas de peças devidamente dobradas. Para explorar o porquê, a equipe criou um conjunto de modelos matemáticos.
Ao projetar estruturas que podem se dobrar, seja origami de papel ou pequenas nanomáquinas, os cientistas começam pré-vincando as dobras de que precisam. Mas isso também cria um conjunto de ramos "distratores" invisíveis. Quanto mais pré-vincos forem adicionados, quanto mais ramos distratores se formarem, e o origami tem cada vez mais probabilidade de emperrar.
"Não importa quão inteligente seja o design, sempre há muito mais maneiras de dobrar incorretamente e travar do que dobrar corretamente, "disse Arvind Murugan, professor assistente no Instituto James Franck e co-autor do artigo. "Percebemos que esse problema de ter muito mais maneiras de fazer algo incorretamente do que corretamente aparece em muitas outras áreas da ciência e da matemática, incluindo o design de estruturas de proteínas em biologia e o design de quebra-cabeças de Sudoku. "
Usando essas conexões, existem maneiras de mitigar o problema, mesmo que seja intrínseco, disse Stern, Murugan e Matthew Pinson, o terceiro autor do estudo.
Suas descobertas incluem um conjunto de previsões sobre onde colocar as dobradiças ao projetar dobras, bem como para identificar áreas problemáticas e como corrigi-las - o que pode se aplicar a tudo, desde origami de papel a micro-máquinas e tendas automontáveis.
