Los científicos han descubierto una forma de resolver un problema que ha desconcertado a los humanos durante tanto tiempo que se menciona en la Biblia: lograr el embalaje más eficiente de objetos como los granos y las drogas farmacéuticas.
El investigador principal, el Dr. Mohammad Saadatfar, de la Universidad Nacional de Australia ANU dijo que el conocimiento podría ser vital para construir rascacielos en la arena, comprender cómo se almacenaban los granos en los silos o cómo se empacaban y entregaban las drogas a objetivos específicos en el cuerpo.
"Es una locura: la arena es uno de los materiales de construcción más comunes en el mundo y las drogas a menudo se empaquetan en forma de píldoras, pero realmente no entendemos cómo se comportan los ensamblajes de granos o píldoras", dijo el Dr. Saadatfar dela ANU Research School of Physics and Engineering.
El equipo internacional de físicos y matemáticos utilizó tomografías computarizadas de alta resolución para revelar cómo las partículas esféricas en una disposición desordenada se asientan y compactan en patrones ordenados.
"Ahora creemos que hemos descubierto los mecanismos subyacentes a la transición del empaque desordenado de granos a estructuras ordenadas", dijo.
"Siempre que las esferas, como balones de fútbol, rodamientos de bolas o átomos, se empaquetan en un espacio, el empaque más eficiente es en un patrón muy ordenado, conocido como cúbico centrado en la cara.
"Los átomos de sodio y cloruro en los cristales de sal también se ordenan y ordenan de esa manera"
Cuando se organizó de esa manera, las esferas tenían un mínimo de brechas entre ellas, ocupando poco más del 74 por ciento del espacio, dijo el Dr. Saadatfar.
"Sin embargo, cuando se asientan rápidamente, las esferas no forman naturalmente ese arreglo, alcanzando solo el 64 por ciento en el mejor de los casos, un arreglo conocido como empaque cerrado aleatorio", dijo.
El equipo había demostrado previamente que el 64 por ciento de empaque no es un arreglo aleatorio. De hecho, las esferas tienden a formarse en arreglos apretados de tetraedros autoorganizados en anillos de cinco.
"Durante mucho tiempo, los científicos pensaron que empacar las esferas de manera más eficiente era imposible de producir de forma natural y extremadamente difícil de observar en el laboratorio", dijo el Dr. Saadatfar.
"Eso es porque es difícil moverse a la estructura perfectamente ordenada. Requiere romper los patrones desordenados que se desarrollaron naturalmente y que son mecánicamente robustos.
"Necesita agregar la cantidad justa de energía para eso: muy poca energía y el empaque permanece desordenado, demasiado, el cristal tampoco se formará".
El Dr. Saadatfar dijo que la transición a un arreglo de embalaje más estricto se mencionó en la Biblia.
"Lucas 6:38 dice 'Una buena medida, presionada, agitada y atropellada, será vertida en tu regazo. Porque con la medida que uses, se te medirá a ti'. Menciona todos los protocolos experimentalesque usamos en el laboratorio: presionar, agitar, verter ", dijo el Dr. Saadatfar.
"No estoy seguro de que los autores de la Biblia hayan clavado las bases matemáticas de la misma"
El equipo utilizó el campo relativamente nuevo de las matemáticas conocido como homología para interpretar imágenes de microscopio de rayos X en 3D y simulaciones por computadora a gran escala.
El Dr. Saadatfar dijo que para las diferentes formas de partículas, las matemáticas se volvieron mucho más complejas.
"Cuando miras los balones de fútbol o los M&M tenemos mucho trabajo por hacer", dijo el Dr. Saadatfar.
"Mantendré mi departamento provisto de M&M durante los próximos años"
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Materiales proporcionado por Universidad Nacional Australiana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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