Meble wstrząśnięte, niemieszane

Budowanie lub składanie czegokolwiek w przestrzeni kosmicznej czy przy ekstremalnie niskich temperaturach, gdy grabieją dłonie, stanowi nie lada wyzwanie. Pewnym rozwiązanie może być zastosowanie samoorganizujących się układów, wzorowanych na białkach czy wirusach. "Wystarczy" przejść od skali mikro do makro.

Świeżo upieczeni współpracownicy, architekt z MIT-u Skylar Tibbits i biolog molekularny Arthur Olson z Instytutu Badawczego im. Ellen Scripps, przyznają, że samoorganizacja przebiega według kilku podstawowych zasad. Po pierwsze, musi istnieć jakaś kopia ostatecznej formy. Po drugie, w systemie powinny działać elementy/siły umożliwiające łączenie, np. magnesy lub siły elektrostatyczne. Po trzecie, nie wolno zapomnieć o mechanizmie korekcji błędów, który po niewłaściwym złożeniu pozwalałby częściom na dokonanie naprawy. Po czwarte, aby samoorganizacja w ogóle zaszła, musi zostać aktywowana zastrzykiem energii. Jak wyjaśniają panowie, na poziomie molekularnym wystarczy ciepło, ale w skali ludzkiej można je zastąpić energicznym potrząsaniem.

Dr Olson od kilku lat uzyskiwał samoorganizujące się zabawki na drukarce 3D i sprzedawał je za pośrednictwem witryny Nauka w Zasięgu Ręki (Science Within Reach). Za prawie 90 dol. można tam kupić zestaw z samoorganizującym się "wirusem". W przyszłości oferta zostanie rozszerzona m.in. o proteazę HIV i klatrynę.

Zabawki obu panów, którzy ochoczo pracują nad rozwijaniem projektu BioMolecular Self-Assembly, stanowiły atrakcję czerwcowej konferencji TEDGlobal w Edynburgu. Powstawały one z 4, 8 lub 12 plastikowych części z wbudowanymi magnesami. Zgodnie z tym, co powiedział Tibbits, im więcej elementów, tym łatwiej im się ze sobą połączyć. Każdy z uczestników otrzymywał własną zlewkę z czerwonymi, czarnymi lub białymi bryłkami, przez co pokaz przypominał specyficzny eksperyment chemiczny. Po potrząśnięciu przekształcały się one w sferyczną strukturę. Wzorami do naśladowania były wirus satelitarny nekrozy tytoniu, ferrytyna (białko kompleksujące jony żelaza Fe³⁺ i przechowujące je w wątrobie) oraz enzym dioksygenaza katecholowa.

Energia do samoorganizacji pochodziła z potrząsania. Gdy drobne części przytwierdzały się, ale nie do końca do siebie pasowały, drgania doprowadzały do ich rozdzielenia (to wspomniany wcześniej mechanizm korekcji błędów).

Co z konstrukcjami, maszynami czy meblami, które trzeba złożyć w ekstremalnych warunkach? Tibbits wyjaśnia, że energia konieczna do zapoczątkowania procesu pochodziłaby ze źródeł zewnętrznych. W oceanie można by wykorzystać energię fal, w warunkach polarnych np. siłę wiatru.

Tibbits, założyciel działającej od 2007 r. firmy SJET, przewiduje, że samoorganizujące się systemy w skali makro zadebiutują w warunkach obniżonej grawitacji czy neutralnej pływalności, gdzie dostarczenie energii nasilałoby interakcje. Architektowi marzą się np. zrzucane z dużych wysokości elementy, które tworzyłyby w pełni ukształtowane konstrukcje.

samoorganizacja układ system konstrukcja budowla meble ekstremalne środowiska przestrzeń kosmiczna wirus białko Skylar Tibbits Arthur Olson