Новый механизм противоречит здравому смыслу и может помочь описать поведение толпы в естественных, реальных системах, где многие факторы влияют на реакцию людей либо на сбор, либо на рассредоточение.
«Бактериальные колонии, стаи рыб, стаи птиц, роящиеся насекомые и пешеходные потоки — все они демонстрируют коллективное и динамическое поведение, которое чувствительно к изменениям в окружающей среде, и их распространение или скопление иногда может быть разницей между жизнью и смертью», — сказал ведущий исследователь. , Д-р Джорджио Вольпе, UCL Chemistry.
"Толпа часто ведет себя не так, как люди в ней, и мы не знаем, каковы простые правила движения для этого.
Если бы мы поняли это и то, как они адаптированы в сложных средах, мы могли бы внешне регулировать активные системы. Примеры включают контроль доставки биотерапевтических средств в носителях наночастиц к цели в организме или повышение безопасности толпы в панической ситуации."
В исследовании, опубликованном в Nature Communications, изучалось поведение активных коллоидных частиц в управляемой системе, чтобы выяснить правила движения людей, собирающихся или рассеивающихся в ответ на внешние факторы.
Коллоидные частицы могут свободно диффундировать через раствор, и для этого исследования были использованы суспендированные микросферы кремнезема. Коллоидные частицы становились активными при добавлении E. бактерии кишечной палочки в раствор. Активные коллоидные частицы ведут себя аналогично животным, движущимся за едой, поскольку они двигаются сами по себе, используя энергию из окружающей среды, поэтому были выбраны в качестве модельной активной системы для изучения.
Первоначально активные коллоидные частицы собирались в центре области, освещенной гладким лучом, который создавал активный потенциал. Беспорядок вводился с использованием спекл-луча, который нарушал притягивающий потенциал и заставлял коллоиды рассеиваться из области со скоростью 0.6 частиц в минуту за 30 минут. Частицы переключались между сбором и рассеянием пропорционально уровню внешнего беспорядка.
Эрка Пинс, который является первым автором исследования с доктором Сабаришем К. п. Велу, оба из Билькентского университета, сказал: «Мы не ожидали увидеть этот механизм, поскольку он противоречит интуиции, но он, возможно, уже действует в естественных системах. Наше открытие предполагает, что есть способ управлять активным веществом с помощью внешних факторов. Мы могли бы использовать его для управления существующей системой или для разработки активных агентов, которые используют особенности окружающей среды для выполнения заданной задачи, например, для разработки различных обезвреживающих агентов для различных типов загрязненных территорий и почв."
Соавтор, доктор Джованни Вольпе, Университет Билкента, добавил: «Классическая статистическая физика позволяет нам понять, что происходит, когда система находится в равновесии, но, к сожалению для исследователей, жизнь протекает далеко от равновесия. Поведение часто непредсказуемо и противоречит здравому смыслу, поскольку сильно зависит от характеристик окружающей среды. Мы надеемся, что понимание такого поведения поможет раскрыть физику, лежащую в основе живых организмов, но также поможет внедрить инновационные технологии в персонализированном здравоохранении, экологической устойчивости и безопасности."
Теперь команда планирует применить свои выводы к реальным ситуациям для улучшения общества.
В частности, они хотят использовать основные выводы своей работы для разработки интеллектуальных нанороботов для приложений доставки лекарств и обеспечения экологической устойчивости, которые способны эффективно перемещаться в сложных природных условиях.