Pärlor och pusslet om hur de bildar perfekta sfärer

Pärlor, de mest felfria och högt uppskattade av dem, är kanske de mest perfekt sfäriska makroskopiska kropparna i den biologiska världen. Hur är de så runda?

Så börja Julyan Cartwright vid universitetet i Granada i Spanien och några kompisar i en artikel som ger ett intressant svar på denna fråga. En sådan mekanism måste inte bara förklara den nära sfäriska perfektionen utan även droppformade pärlor, som har rotationssymmetri men inte är sfäriska, och så kallade barockpärlor som inte har någon symmetri.

Svaret visar sig vara baserat på en relativt enkel effekt. Cartwright och co säger att ytan på en pärla har en spärrliknande struktur. Detta genererar en kraft som tenderar att vända pärlan när den växer i närvaro av slumpmässigt knuffande från omgivningen. Pärlrotation är ett självorganiserat fenomen som orsakas och upprätthålls av fysiska krafter från tillväxtfronterna, säger de. Roterande pärlor är ett - kanske unikt - exempel på en naturlig spärr.

I frånvaro av andra krafter gör denna rotationsprocess att pärlan blir sfärisk. Men små defekter i formen på pärlan kan lätt förvränga processen så att vissa rotationssymmetrier blir att föredra. Resultatet i så fall blir att pärlan blir icke-sfärisk men bibehåller en rotationssymmetri för att till exempel bilda en droppform.

Barockpärlor bildas när defekterna i pärlans form hindrar rotationen från att uppstå alls. Men tillväxten fortsätter, vilket leder till en form som inte har någon rotationssymmetri.

Det är en intressant insikt som Cartwright och co säger kan vara användbar för nanoteknik. Förståelsen av pärlan som en naturlig spärr bör ha intresse för tekniska tillämpningar, menar de.

Cartwright och co är inte tydliga med vad de har i åtanke men det har aldrig hindrat läsarna av Physics arXiv Blog från att föreslå kreativa användningsområden för ny teknik. Så om du har några idéer för pärlinspirerade spärrar som kan användas, lägg upp dem i kommentarsfältet, tack.

Ref: arxiv.org/abs/1304.3704 : Pärlor är självorganiserade naturliga spärrar

Dölj