Certains des motifs les plus exquis de la nature; feuilles autour de la tige d'une plante, écailles sur une pomme de pin, et la queue de certains virus, se composent de petits objets décorant un châssis cylindrique avec un motif spécifique. La méthode de construction préférée de la nature est l'auto-assemblage, le processus dans lequel les composants individuels s'organisent de manière autonome et spontanée en structures ordonnées. En s'inspirant de la nature, scientifiques du Centre de la Matière Douce et Vivante, au sein de l'Institut des sciences fondamentales (IBS, Corée du Sud), ont trouvé les conditions nécessaires à la construction dynamique de grandes structures à partir de petits objets dans des cylindres filés. Alors que la nature nous offre de beaux exemples de motifs, tels que des brins d'ADN, recréer les mêmes structures tubulaires en laboratoire a été difficile, surtout si deux ou plusieurs types de particules sont utilisés ensemble.

Les chercheurs ont mis au point une méthode pour compacter diverses particules ou la forme de bulles à l'intérieur d'un cylindre en exploitant la force centripète d'un fluide en rotation. En raison de cette force, le fluide de densité plus élevée est expulsé tandis que le matériau de densité plus faible est entraîné vers le centre. Au fur et à mesure que le liquide le plus dense (le plus lourd) tourne, les particules plus légères à l'intérieur du cylindre forment un ensemble tubulaire. Les précédents assemblages tubulaires ont été étudiés de manière complètement différente, tels que les cadres d'estampage. La création de cristaux tubulaires dans des conditions de non-équilibre d'un cadre de référence en rotation est une nouvelle tentative conceptuelle d'auto-assemblage. En utilisant cette méthode, il est possible de fabriquer des cristaux tubulaires à partir de deux sortes de particules, qui n'avait pas été fait auparavant.

Le premier auteur, Lee Tae-hoon, un étudiant diplômé, mentionné, "Cette étude peut être étendue à divers systèmes, y compris les entités souples, comme des bulles ou peut-être même des cellules vivantes." On pense que ce travail contribuera à la création de diverses formes de microcomposites dans lesquelles les particules pourraient atteindre des dimensions colloïdales, rendre ces structures utiles dans, par exemple, applications photoniques.

La conduite de ce type d'expérience a traditionnellement dû faire face à des problèmes causés par la gravité. Lorsque la gravité est présente, la sédimentation se produit, qui a mené des recherches menées sur la Station spatiale internationale où la gravité est supprimée de l'équation. "Ce que nous avons réussi à faire en utilisant des liquides rotatifs, c'est de désactiver efficacement la gravité parce que nous la battons contre la force de flottabilité. La gravité est toujours là, mais nous avons introduit une force qui lui correspond exactement. En quelques sortes, nous sommes capables de faire une expérience sur Terre qui nécessiterait normalement l'espace extra-atmosphérique, conditions d'apesanteur." explique Bartosz Grzybowski, qui a dirigé l'étude.

Maintenant que les scientifiques sont capables de contrôler des groupes de particules en utilisant la rotation, ils se concentreront sur le contrôle des particules individuelles. Il est possible de déplacer une seule particule dans un espace 3-D à l'aide de lasers (pinces optiques) ou d'aimants (pièges magnétiques) mais les deux méthodes nécessitent des installations encombrantes. Bartosz Grzybowski explique :« Si vous voulez attraper une particule et la déplacer vers un emplacement souhaité en 3D, cela nécessite généralement beaucoup d'équipement. Mais maintenant, nous savons comment manipuler de petits objets par des écoulements fluides dans un référentiel tournant. , comment manipuler des particules en 3-D, et positionnez-les réellement comme avec une pince à épiler, même si nous n'avons pas de pince à épiler." En plus d'étudier les effets sur les particules solides, leurs études sur la forme des bulles conduisent à des expériences sur des unités de plus en plus petites; cellules. La capacité d'appliquer doucement des forces sur des objets mous pourrait potentiellement conduire à contrôler la fonction des cellules tout en les maintenant en vie.