Ученые узнали, как реализовать евангельскую притчу о мерах зерна: физики из Австралии научились максимально плотно упаковать зерна пшеницы

Физики и математики из Австралии нашли способ максимально плотно упаковывать зерна пшеницы, вытянутые капсул лекарств или наночастицы, реализовав тем самым притчу о воздаянии из Библии, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

 В Евангелии от Луки есть следующие строки: «Давайте, и дастся вам: мерою доброю, утрясенною, нагнетенною и переполненною отсыплют вам в лоно ваше; ибо, какою мерою мерите, такою же отмерится и вам» (Лук.6:38,39).

«Этот стих упоминает все те вещи, которые мы делали в лаборатории — сжимали, трясли и отсыпали. Конечно, я не уверен, что авторы Библии имели в виду то же самое, что и мы», — отметил Мохаммед Саадатфар из Национального университета Австралии.

По словам исследователя, Библия одной из первых поставила одну из главных и не решенных задач математики и физики: как разместить зерна пшеницы или любые другие продолговатые структуры, чтобы они максимально плотно были упакованы. Это необходимо, в частности, для того, чтобы строить более прочные здания из песка, эффективно перевозить грузы, и распределять наночастицы по материалам.

Данная задача уже решена по отношению к металлам и сплавам. Дело в том, что в кристаллических решетках этих объектов атомы размещены максимально плотно. Например, атомы натрия и хлора в кристаллах обычной соли занимают свыше 74% пространства благодаря упаковке в так называемый гранецентрированный куб. Атомы внутри такого куба расположены таким образом, что на каждой его стороне находятся по пять ионов натрия и хлора.

Ученые пробовали ужать зерно или наночастицы аналогичным образом, но все эти попытки успехом не увенчались. Австралийские физики решили выяснить, почему зерна нельзя ужать еще сильнее. В процессе исследования они изучали манеру упаковки наночастиц из полиакрила. Их ученые насыпали в емкости разных размеров и формы — в цилиндры, шарообразные и прямоугольные чаши — и утрясали при помощи в генераторов вибраций.

После этого Саадатфар и его коллеги просветили эти структуры при помощи рентгена и компьютерного томографа. В результате исследователи обнаружили, что они на самом деле носят не случайную форму, а организованы в наборы из пяти склеенных друг с другом пирамид из трех наночастиц. Структуры такого типа не могут быть упакованы более плотно, если не заставить их превратиться в кубические кристаллы — в них неизбежно будут появляться крупные поры и полости.

Причем сделать это непросто — для этого нужно приложить очень точное количество энергии, чтобы не разрушить «кристаллы» и при этом сделать их достаточно нестабильными для превращения в кубические структуры. Дальнейшие эксперименты и наблюдения за движением наночастиц помогут понять, как это можно сделать, уверены ученые из Австралии.