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.

Công bố danh sách 12 loại nông sản “bẩn nhất” năm 2026
Công bố danh sách 12 loại nông sản “bẩn nhất” năm 2026
(Ngày Nay) - Theo báo cáo mới nhất từ Hướng dẫn Mua sắm Thực phẩm 2026, các loại rau lá xanh như rau chân vịt và các loại trái cây được trẻ em yêu thích như dâu tây và nho có hàm lượng dư lượng thuốc trừ sâu độc hại cao nhất dựa trên các xét nghiệm của chính phủ.
Khai mạc Triển lãm Mỹ thuật sinh viên 2026: Gần 200 tác phẩm mở ra chu kỳ sáng tạo mới
Khai mạc Triển lãm Mỹ thuật sinh viên 2026: Gần 200 tác phẩm mở ra chu kỳ sáng tạo mới
(Ngày Nay) - Chiều 24/3 tại Trường Đại học Mỹ thuật Việt Nam, Triển lãm Mỹ thuật sinh viên 2026 - “VNUFA Student Art Showcase 2026” chính thức khai mạc, giới thiệu gần 200 tác phẩm tiêu biểu của sinh viên. Sự kiện không chỉ là hoạt động thường niên mà còn đánh dấu bước khởi đầu cho hành trình sáng tạo mới của Nhà trường sau cột mốc 100 năm.
Kỳ thi tuyển sinh vào lớp 10 tại Hà Nội luôn nằm trong nhóm căng thẳng nhất cả nước, với tỷ lệ cạnh tranh cao và áp lực lớn đối với học sinh lẫn phụ huynh.
Nỗ lực giảm áp lực trong kỳ tuyển sinh lớp 10 tại Hà Nội
(Ngày Nay) - Số lượng chỗ học tăng, nhưng số học sinh lớp 9 tăng khoảng 20.000, áp lực cạnh tranh vẫn không giảm, đặc biệt ở nhóm trường công lập trên địa bàn Hà Nội. Cùng với đầu tư hệ thống trường lớp, Hà Nội đang mở rộng theo hướng đa dạng hóa loại hình đào tạo, phù hợp với năng lực và định hướng của từng học sinh.
Các nước châu Á tìm lời giải cho “bài toán” năng lượng
Các nước châu Á tìm lời giải cho “bài toán” năng lượng
(Ngày Nay) - Nhật Bản sẽ bắt đầu "xả kho" dự trữ dầu mỏ chiến lược quốc gia, trong khi đó Tổng thống Hàn Quốc đã chỉ đạo chính phủ nước này cần kích hoạt hệ thống ứng phó khẩn cấp ở cấp quốc gia một cách chủ động.