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.

Bắc Bộ chuyển lạnh, Trung Bộ mưa lớn
Bắc Bộ chuyển lạnh, Trung Bộ mưa lớn
(Ngày Nay) - Sáng 5/10, không khí lạnh đã ảnh hưởng đến phía Đông Bắc Bộ và một số nơi từ Thanh Hóa đến TP Huế, khiến nền nhiệt giảm, nhiều nơi có mưa dông. Trên biển, gió Đông Bắc mạnh, biển động, trong khi Trung Bộ đối diện nguy cơ mưa rất to.
Thị trường ô tô Việt bứt tốc cùng làn sóng xe điện
Thị trường ô tô Việt bứt tốc cùng làn sóng xe điện
(Ngày Nay) - Thị trường ô tô Việt Nam đang có nhiều thay đổi cả về quy mô tiêu thụ và cơ cấu sản phẩm. Trong đó, xe điện hóa trở thành động lực đáng chú ý, cùng cuộc đua ưu đãi và loạt sản phẩm mới vừa được tung ra được kỳ vọng thúc đẩy sức mua những tháng cuối năm.
Tổng thống Trump thành lập "Lực lượng Siêu trí tuệ"
Tổng thống Trump thành lập "Lực lượng Siêu trí tuệ"
(Ngày Nay) - Tổng thống Mỹ Donald Trump ngày 4/10 công bố thành lập “Lực lượng Siêu trí tuệ” (Super Intelligence Force), nhằm điều phối các nỗ lực của Chính phủ Liên bang trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo (AI) và thúc đẩy vị thế dẫn đầu của Mỹ trong lĩnh vực này.
Bộ trưởng Năng lượng Mỹ dự báo giá xăng, dầu diesel tiếp tục giảm
Bộ trưởng Năng lượng Mỹ dự báo giá xăng, dầu diesel tiếp tục giảm
(Ngày Nay) - Bộ trưởng Năng lượng Mỹ Chris Wright ngày 4/10 cho biết, Tổng thống Donald Trump “hoàn toàn nhận thức được những rủi ro đối với dòng chảy năng lượng” trước khi phát động cuộc chiến với Iran hồi đầu năm nay, nhưng lập luận rằng “thế giới không thể duy trì một Iran sở hữu vũ khí hạt nhân.”
Phó Thủ tướng Hồ Quốc Dũng: Doanh nghiệp phải được đặt ở vị trí trung tâm của đổi mới sáng tạo
Phó Thủ tướng Hồ Quốc Dũng: Doanh nghiệp phải được đặt ở vị trí trung tâm của đổi mới sáng tạo
(Ngày Nay) - Sáng 4/10 đã diễn ra Ngày hội Đổi mới sáng tạo quốc gia năm 2026 với chủ đề: “Đổi mới sáng tạo - Động lực phát triển của toàn xã hội”. Sự kiện do Bộ Khoa học và Công nghệ chủ trì, phối hợp với UBND thành phố Hà Nội tổ chức. Tham dự có: Ủy viên Bộ Chính trị, Giám đốc Học viện Chính trị quốc gia Hồ Chí Minh, Phó Giáo sư, Tiến sĩ Đoàn Minh Huấn; Phó Thủ tướng Chính phủ Hồ Quốc Dũng cùng đông đảo đại biểu.