Nie elektroniczny, lecz chemiczny GPS

Nie zawsze potrzebujemy GPS-u, mapy czy kompasu, aby znaleźć właściwą drogę. To, co wymaga ogromnej ilości mocy obliczeniowej współczesnych komputerów, można uzyskać, korzystając z praw chemii fizycznej i zastosowania tzw. „informatyki chemicznej”.

Nie elektroniczny, lecz chemiczny GPS

Rys.1 Przedstawienie eksperymentu przeprowadzonego z „chemicznym GPSem” w Budapeszcie, odnalezienie najkrótszej drogi do pizzeri przez zasadowy roztwór z pigmentem; prawa autorskie: Image courtesy of Empa

Jak to możliwe? Trik polega na tym, że żel zmieszany z kwasem aplikowany jest na końcu labiryntu – tj. celu – wypełnionego zasadową cieczą. W niedługim czasie kwas rozprzestrzenia się w alkalicznym labiryncie, aczkolwiek jego większość pozostaje wraz z żelem przy wyjściu labiryntu. Kiedy roztwór alkaliczny zmieszany z barwnikami zostaje dodany na drugim końcu labiryntu, tj. wejściu, automatycznie dąży w stronę wyjścia – miejsca o największej kwasowości.

Powyższy proces stanowi przykład efektu Marangoni, który działa, ponieważ kwas rozmieszczony w labiryncie reaguje z nowo dodanym, barwnym roztworem zasadowym. Ten ostatni jest odpychany przez mieszaninę cieczy alkalicznej oraz kwasu w labiryncie i zostaje skierowany do źródła kwasowości na wylocie, pozostawiając dzięki pigmentowi wyraźny ślad swej wędrówki. W ten sposób zabarwiony roztwór alkaliczny ma tendencję do wyboru najkrótszej drogi, jednak w pośpiechu wybiera również alternatywne drogi – chociaż ze znacznie niższym prawdopodobieństwem, a tym samym ze słabszym kolorowym śladem. Zaletą takiego chemicznego komputera, dzięki któremu przewyższa on swój elektroniczny odpowiednik, jest to, że znajduje wszystkie możliwe trasy praktycznie równolegle. Zwyczajny komputer oblicza krok po kroku jedną możliwość po drugiej, co trwa dłużej. Mimo że istnieją już metody znajdowania drogi przy użyciu cieczy, ta nowa technika jest pierwszą, czysto chemiczną metodą, w której kolorowy szlak natychmiast pokazuje drogę.

Kolejnym krokiem zespołu badawczego jest próba utworzenia większych i bardziej skomplikowanych labiryntów. Niemniej jednak metoda ta zdała już egzamin w „prawdziwym świecie”. W nieco większym labiryncie utworzonym na podstawie okolic Budapesztu, barwny zasadowy roztwór odnalazł najkrótszą drogę do celu – pizzerii.

„Układ może być również wykorzystany do planowania transportu” twierdzi Rita Tóth z Instytutu Badawczego EMPA. Przewiduje również możliwość potencjalnego zastosowania w psychologii eksperymentalnej, teorii sieci i grafów oraz robotyce.  W każdym razie, jak dotąd wyniki zespołu spotkały się z dużym zainteresowaniem, a referat naukowy na ten temat jest jednym z najbardziej poczytnych w czasopiśmie Langmuir.

  1. Kohta Suzuno, Daishin Ueyama, Michal Branicki, Rita Tóth, Artur Braun, István Lagzi. Maze Solving Using Fatty Acid Chemistry. Langmuir, 2014; 30 (31): 9251 DOI: 1021/la5018467
  2. http://www.sciencedaily.com/releases/2014/10/141027100346.htm

Opracowała: Agnieszka Krawczyk

Korekta: Maciej Bielak-Wolanin

Bookmark the permalink.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *


*