Giải mã bí ẩn hình học cánh hoa hồng, nguồn cảm hứng cho vật liệu thông minh

0:00 / 0:00
0:00
(Ngày Nay) - Một nhóm các nhà khoa học Israel vừa công bố một khám phá mang tính cách mạng khi giải mã thành công những nguyên tắc hình học ẩn sâu bên trong hình dạng tinh tế của cánh hoa hồng.
Giải mã bí ẩn hình học cánh hoa hồng, nguồn cảm hứng cho vật liệu thông minh ảnh 1
Giải mã thành công những nguyên tắc hình học ẩn sâu bên trong hình dạng tinh tế của cánh hoa hồng. Ảnh minh họa: THX/TTXVN

Phát hiện này giúp mở ra triển vọng đầy hứa hẹn cho việc phát triển các vật liệu thông minh tiên tiến, ứng dụng trong điện tử linh hoạt, robot mềm và thiết kế sinh học đầy cảm hứng.

Trong suốt hai thập kỷ qua, giới khoa học vẫn tin rằng hình dạng uốn lượn của các cấu trúc tự nhiên như cánh hoa và lá cây là kết quả của "sự không tương thích Gauss" - một sự sai lệch về mặt hình học gây ra các họa tiết gợn sóng, đường viền không rõ ràng và thiếu đi những đỉnh nhọn sắc nét. Tuy nhiên, hoa hồng, với vẻ đẹp độc đáo khác biệt, lại tuân theo quy tắc tương thích Gauss. Điều này đặt ra một câu hỏi hóc búa: vậy điều gì đã tạo nên những đỉnh nhọn đơn lẻ, tinh xảo xuất hiện ở mép cánh hoa hồng, một đặc điểm mà các cơ chế hình học hiện tại không thể lý giải?

Để vén bức màn bí ẩn này, các nhà nghiên cứu đã dày công xây dựng các mô hình máy tính phức tạp, mô phỏng quá trình sinh trưởng và nở rộ của hoa hồng. Tiếp theo, họ tạo ra các đĩa nhựa dẻo có khả năng uốn cong, đóng vai trò như những cánh hoa nhân tạo, và thử nghiệm các phương thức phát triển khác nhau trong giới hạn vật lý của hoa hồng thật.

Kết quả nghiên cứu, được công bố trên tạp chí khoa học danh tiếng Science, đã hé lộ một phương trình toán học tinh tế chi phối sự hình thành của cánh hoa hồng đang phát triển. Theo đó, quá trình tăng trưởng tạo ra một "xung đột hình học" nội tại, buộc cánh hoa phải uốn mình thành những hình dạng mà trạng thái thư giãn lý tưởng không thể đạt được một cách trơn tru trong không gian ba chiều mà không bị biến dạng. Chính sự "ức chế" hình học này đã kiến tạo nên vẻ đẹp quyến rũ của hoa hồng, tập trung vào những đường viền sắc sảo và thanh tao.

Các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng hình dạng đặc trưng của cánh hoa chịu ảnh hưởng sâu sắc bởi một hiện tượng "ức chế" khác, được gọi là sự không tương thích Mainardi-Codazzi-Peterson. Trong đó, các điều kiện tương thích hình học vốn có trong bề mặt của một vật liệu cụ thể bị phá vỡ, dẫn đến các lực nội tại tạo ra sự cuộn tròn và các cạnh sắc nét.

Những khám phá đột phá này hứa hẹn sẽ mở ra những tiến bộ vượt bậc trong lĩnh vực vật liệu. Tương tự như cách cánh hoa hồng thay đổi hình dạng trong quá trình sinh trưởng hoặc khi chịu tác động, các vật liệu mới này có thể được thiết kế để tự động biến đổi hình dạng theo những kích thích cụ thể.

Theo các nhà nghiên cứu, ngay cả những đặc điểm tinh tế nhất của một bông hoa cũng tuân theo những nguyên tắc hình học sâu sắc. Đây là một công cụ mạnh mẽ và đầy cảm hứng cho các kỹ sư và nhà khoa học trong việc mô phỏng các hệ thống tự nhiên trong các ứng dụng nhân tạo.

Nhóm nghiên cứu kết luận rằng khám phá này đã định hình lại sự hiểu biết của chúng ta về cách các hình thái phức tạp trong tự nhiên xuất hiện, đồng thời mở ra những khả năng vô tận cho việc thiết kế các vật liệu thông minh và có khả năng tự định hình trong tương lai.

Lễ cấp sắc của người Dao Đỏ xã Mỏ Vàng, tỉnh Lào Cai tạo điểm nhấn du lịch hấp dẫn.
Khai thác nguồn lực văn hóa dân tộc thiểu số
(Ngày Nay) - Sau sắp xếp đơn vị hành chính, trên nền tảng nguồn lực di sản được bổ sung và không gian văn hóa giàu bản sắc, các địa phương kết hợp hài hòa giữa bảo tồn và khai thác giá trị truyền thống, từng bước hình thành các sản phẩm công nghiệp văn hóa phục vụ phát triển du lịch.
“Vé về thanh xuân” - Chuyến tàu tái hiện ký ức tuổi trẻ
“Vé về thanh xuân” - Chuyến tàu tái hiện ký ức tuổi trẻ
(Ngày Nay) - Tối 25/4, tại Cung Thể thao Điền kinh (Hà Nội), đêm nhạc “Vé về thanh xuân” đã tái hiện hành trình ký ức đầy cảm xúc, từ những rung động đầu đời học sinh đến những chiêm nghiệm sâu sắc tuổi trưởng thành. Đêm nhạc không chỉ là sân khấu hội ngộ của nhiều thế hệ nghệ sĩ, mà còn tạo nên không gian trải nghiệm đặc biệt cho công chúng yêu nhạc.
Mô hình hoạt động 'Ngày thứ 6 không hẹn" tại Đồng Nai đã đáp ứng nhu cầu nhận kết quả ngay trong ngày của người dân.
Nâng cao hiệu quả hoạt động của chính quyền cấp cơ sở, năng lực cán bộ cấp xã
(Ngày Nay) - Song hành cùng lộ trình sắp xếp, tổ chức tinh gọn bộ máy đảm bảo hoạt động hiệu năng, hiệu lực, hiệu quả và đưa đất nước phát triển, ngày 24/4 vừa qua, tại Kỳ họp thứ Nhất, Quốc hội khoá XVI đã biểu quyết thông qua Nghị quyết về Chương trình giám sát của Quốc hội năm 2027 và Nghị quyết về thành lập Đoàn giám sát chuyên đề về “việc thực hiện chính sách, pháp luật trong quản lý, sử dụng tài sản công là trụ sở làm việc sau khi sắp xếp tổ chức bộ máy và đơn vị hành chính”.
Ảnh minh họa
Nghiên cứu hoàn thiện thể chế phát triển hệ thống giáo dục
(Ngày Nay) - Trong bối cảnh đổi mới đòi hỏi những đột phá về phát triển giáo dục, việc nghiên cứu, xác lập cơ sở khoa học và đề xuất giải pháp hoàn thiện thể chế hệ thống giáo dục là yêu cầu cấp thiết, nhằm tạo động lực cho sự phát triển nhanh và bền vững của đất nước.
Cơ quan chức năng kiểm tra an toàn thực phẩm tại một cơ sở sản xuất, kinh doanh thực phẩm ở Hà Nội.
Siết chặt quản lý an toàn thực phẩm
(Ngày Nay) - Hằng năm ngành y tế đã phát hiện, xử lý hàng trăm nghìn tổ chức, cá nhân vi phạm về vệ sinh an toàn thực phẩm, nhưng số vụ ngộ độc thực phẩm tại các bếp ăn tập thể, ngộ độc thức ăn đường phố đang có xu hướng gia tăng. Để giải quyết vấn đề nêu trên mang tính dài hạn, chiến lược và xuyên suốt, Bộ Y tế, các bộ, ngành liên quan cần chuyển mạnh tư duy quản lý an toàn thực phẩm từ “kiểm soát từng khâu riêng lẻ” sang “quản lý toàn bộ chuỗi giá trị thực phẩm”.
Trao tặng nhiều phần quà cho các bạn giao lưu, viết cảm nhận, ước mơ, vẽ tranh, tô màu
500 cuốn sách chuyền tay nhau trong “Mở Sách – Mở Tương Lai”
(Ngày Nay) -Trong chuỗi hưởng ứng Ngày sách và Văn hóa đọc Việt Nam, chương trình “Mở Sách – Mở Tương Lai” tiếp tục hành trình mang “chuyến xe tri thức” đến với các bạn nhỏ Trường Tiểu học Tân Đông Hiệp, phường Tân Đông Hiệp, TPHCM hôm 25/4.