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.

Bộ GD&ĐT yêu cầu rà soát hoạt động giảng dạy liên quan ông Nguyễn Thành Nam
Bộ GD&ĐT yêu cầu rà soát hoạt động giảng dạy liên quan ông Nguyễn Thành Nam
(Ngày Nay) - Ngày 26/6, Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành Công văn số 3936/BGDĐT-GDDH yêu cầu các đơn vị đào tạo báo cáo việc mời, phân công ông Nguyễn Thành Nam tham gia giảng dạy, thỉnh giảng, báo cáo chuyên đề, tọa đàm, diễn thuyết hoặc các hoạt động học thuật khác tại cơ sở đào tạo đến thời điểm hiện tại.
Hoạt động khai thác tại mỏ đá Thế Thịnh. (Ảnh: Hoàng Anh)
Quảng Trị: Tìm tiếng nói chung giữa doanh nghiệp khai thác mỏ và người dân
(Ngày Nay) -  Giữa ngày hè tháng 6 oi ả , gió Lào thổi nóng rát qua các sườn núi Trường Sơn khiến những đám bụi từ hoạt động khai thác đá càng dễ phát tán. Tại các bản Khe Dây, Khe Ngang và thôn Rào Trù, câu chuyện về bụi, tiếng ồn từ các mỏ đá tiếp tục là chủ đề được người dân quan tâm.
Phó Trưởng Ban Tuyên giáo và Dân vận Trung ương Vũ Thanh Mai phát biểu khai mạc.
Thảo luận mô hình, cơ chế và chính sách triển khai cấp trung học nghề
(Ngày Nay) - Chiều 25/6, tại Hà Nội, Ban Tuyên giáo và Dân vận Trung ương phối hợp Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức Hội thảo khoa học "Định hướng xây dựng và phát triển giáo dục trung học nghề ở Việt Nam hiện nay", thảo luận mô hình, cơ chế và chính sách triển khai cấp trung học nghề theo Nghị quyết số 71-NQ/TW của Bộ Chính trị.
Giám đốc Nhà hát Kịch Việt Nam, NSƯT Kiều Minh Hiếu trả lời phỏng vấn báo chí về chương trình _Bác Hồ - Hai tiếng thiêng liêng
Giám đốc Nhà hát Kịch Việt Nam: Sinh viên trường Đại học Thăng Long trở thành “thành phần sáng tạo thứ tư” của sân khấu
(Ngày Nay) - Không chỉ thưởng thức chương trình nghệ thuật “Bác Hồ - Hai tiếng thiêng liêng” , hàng trăm sinh viên Trường Đại học Thăng Long còn trực tiếp tham gia đối thoại với các nghệ sĩ về hình tượng Chủ tịch Hồ Chí Minh và vai trò của sân khấu trong đời sống hôm nay. Theo NSƯT Kiều Minh Hiếu, Giám đốc Nhà hát Kịch Việt Nam, chính sự tương tác của khán giả trẻ đã góp phần hoàn thiện tác phẩm và tạo nên sức sống cho sân khấu.
Vàng mất “phong độ”, nhà đầu tư tìm cơ hội tích sản, sinh dòng tiền tại Vịnh Bình Minh 1
Vàng mất “phong độ”, nhà đầu tư tìm cơ hội tích sản, sinh dòng tiền tại Vịnh Bình Minh 1
(Ngày Nay) - Chỉ riêng từ đầu năm đến nay, giá vàng đã “bốc hơi” hơn 40 triệu đồng/lượng. Khi kim loại quý không còn hấp dẫn, nhiều nhà đầu tư đã tìm đến dòng sản phẩm hoàn thiện tại Vịnh Bình Minh 1 để “chọn mặt gửi vàng”. Với lợi thế bàn giao sớm nhất Vinhomes Global Gate Hạ Long, cơ hội đón đầu 21 triệu lượt du khách/năm đang rộng mở trước mắt.Chỉ riêng từ đầu năm đến nay, giá vàng đã “bốc hơi” hơn 40 triệu đồng/lượng.