Tak wygląda najtrudniejszy labirynt na świecie. Do czego się przyda?

Grupa naukowców ze Szwajcarii i Wielkiej Brytanii stworzyła niezwykle skomplikowany wzór, który wiąże się z innymi ciekawymi odkryciami. Inspirując się ruchami figur szachowych, naukowcy opracowali bowiem strukturę, która jest według nich najtrudniejszym labiryntem na świecie, a wiąże się z obecnością cykli hamiltonowskich i kwazikryształów. 

Po co poświęcać czas na pracę nad takim zagadnieniem? Nie jest to bynajmniej układ formowany w celach rozrywkowych, a po to, by rozwijać różne dziedziny nauki, co pomoże rozwiązać palące problemy świata. W jaki sposób?

Fizycy skorzystali z zasad geometrii fraktalnej i wytycznych dotyczących gry w szachy, by stworzyć kompozycję, która jest niezwykle złożonym labiryntem — najbardziej skomplikowanym, jaki kiedykolwiek wymyślono. 

Ten oryginalny wzór robi wrażenie — a ma robić też coś więcej — stanowić podwaliny do nowych badań z zakresu różnych dziedzin nauki, czy też do opracowywania nowych rozwiązań z sektora przemysłowego — mianowicie pomóc choćby w wyławianiu CO2 wprost z otaczającego powietrza. Jak to możliwe, że tego typu gmatwanina będzie mieć na to wpływ?

Wyjątkowa kreacja jest inspirowana ruchem skoczka na szachownicy. Taki układ może w przyszłości pomóc w wielu dziedzinach, np. w przemyśle. Główny autor badań, dr Felix Flicker, starszy wykładowca fizyki na University of Bristol, powiedział:

- Kiedy przyjrzeliśmy się kształtom linii, które skonstruowaliśmy, zauważyliśmy, że tworzą one niesamowicie skomplikowane labirynty. Rozmiary kolejnych labiryntów rosną wykładniczo — i jest ich nieskończenie wiele — wyjaśnił. - W turze skoczka figura szachowa (która przeskakuje o dwa pola do przodu i jedno w prawo) odwiedza każde pole szachownicy tylko raz, zanim powróci na pole startowe. Jest to przykład cyklu hamiltonowskiego — przytacza badacza phys.org.

Pozyskane w ten sposób wzory opisują według badaczy osobliwą formę materii znanej jako kwazikryształy. To niezwykle ciekawe, bo do niedawna kwazikryształy powstawały w laboratoriach albo przybywały do nas z kosmosu z meteorytami, były też w odpadach z prób jądrowych. „Labiryntowe” kwazikryształy to nowe możliwości dla świata nauki — potencjalnie pozwolą m.in. rozwiązywać skomplikowane problemy matematyczne oraz inne, związane z tematyką taką jak ekologia i przemysł.

Kwazikryształy to szczególna forma ciała stałego, w której atomy układają się w strukturę pozornie regularną — ale wzór ten nie powtarza się idealnie. Według badaczy aktualne wyniki analiz pokazują, że kwazikryształy mogą być skutecznymi adsorberami, a to prowadzi bezpośrednio do rozwinięcia różnych dziedzin nauki. Jednym z zastosowań adsorpcji jest bowiem wychwytywanie i składowanie dwutlenku węgla, które zapobiega przedostawaniu się jego cząsteczek do atmosfery.

- W kontekście takich kwazikryształów niektóre pozornie niemożliwe problemy stają się wykonalne. Może to obejmować praktyczne cele dotykające różnych dyscyplin naukowych — powiedział dr Flicker.

Wyniki badań nad zagmatwaną strukturą opublikowano na łamach „Physical Review X”.