Природа отлично справляется с созданием сложности в нано- и микромасштабе, взять хотя бы пыльцу растений, иммунные клетки или вирусы. Среди самых сложных биологических частиц — кокколитофориды, разновидность водорослей диаметром несколько микрон, одни из главных поставщиков известняка в океане. Для того чтобы лучше понять законы, управляющие ростом этих частиц, ученые и инженеры пытаются воссоздать их в лаборатории. Но до сих пор не существовало формализованного метода измерения сложности результатов, сообщает Phys.org.

Международная команда ученых изучила квантовые свойства частиц и сил, действующих на элементы, из которых они состоят, и разработала новую систему отсчета, чтобы доказать, что их частица еще сложнее, чем кокколитофориды. Синтетическая частица состоит из отростков, закрученных в форме шара диаметром несколько микрон или миллионных долей миллиметра.

Для ее создания ученые применили свойства хиральности — в данном случае, вращение листов сульфида золота по и против часовой стрелки. Они были покрыты аминокислотой цистеином. Кроме того, для увеличения сложности, исследователи проследили, чтобы нанокомпоненты встраивались в более крупные частицы, больше нескольких сотен нанометров диаметром.

У такой сложности есть применение. В природе наношипы на пыльце помогают им цепляться друг за друга. Подобные же шипы на искусственной частице позволяют ей растворяться практически в любой жидкости, что полезно для стабилизации твердых и жидких смесей, таких как краска. Кроме того, частицы со скрученными шипами абсорбируют ультрафиолетовый свет и излучают закрученный свет в видимом спектре. Ученые полагают, что их открытие поможет инженерам разработать улучшенные биосенсоры, электронику и повысить эффективность химических реакций.

«Числа правят миром, и возможность точно описать шипастые формы и рассчитать сложность позволяет нам использовать новые инструменты вроде искусственного интеллекта и машинного обучения в разработке наночастиц», — сказал профессор Николас Котов из Университета Мичигана, руководитель проекта.

Новую гибридную частицу, обладающую некоторыми свойствами графена, открыли физики из Англии. Она позволит разработать фотонную вычислительную схему, в которой информацию будут переносить частицы, известные как безмассовые поляритоны Дирака.