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미 에너지부의 로렌스 버클리 국립연구소(Lawrence Berkeley National Laboratory)의 연구진은 음파를 이용해서 글리세린-물 용액 속의 입자들을 자기 조립할 수 있는 새로운 기술을 개발했다. 비평형 상태일 때 동적 자기 조립은 물리학과 생명체에게 중요하다. 그러나 이것에 대한 기본 원칙들은 일부만 알려져 있다. 비평형 시스템은 개방 시스템(open system)이기 때문에 복잡하고 조사하기가 어렵다. 따라서 이러한 현상을 조사하고 이해할 수 있는 간단한 플랫폼이 매우 중요하다. 이전 연구는 입자가 외부 힘에 반응하여 자기 조립할 수 있다는 것을 보여주었지만, 평형 시스템에서 수행되었다. 이번 연구진은 비평형 시스템에서 적응 메커니즘을 연구할 수 있는 일반적인 틀을 제시했다. 입자가 어떻게 행동하는지를 예측할 수 있게 되었다. 음파가 4 킬로헤르츠의 주파수로 이동하기 때문에, 산란 입자들은 분당 약 1 센티미터로 움직인다. 10분 안에, 입자들은 집단적인 패턴을 가진다. 이번 연구진은 이런 자기 조립된 입자들이 포토닉스 밴드갭을 가진다는 것을 발견했다. 음파는 컴퓨터 스피커를 이용해서 발생시켰다. 이 실험은 방음 처리의 용이성 때문에 음파에 초점을 맞추었지만, 이 반응의 기본 원리는 모든 파장 시스템에 적용될 수 있을 것이다. 이 연구는 에너지 소산에 대한 근본적인 문제를 해결하고 열역학적 평형을 벗어날 때 생물학적 시스템 및 비생물학적 시스템이 환경에 어떻게 적응하는지를 설명하는데 도움을 줄 수 있을 것이다. 또한 이 연구는 지능형 의사 결정을 수행하는 지능형 네트워크를 개발하는데 새로운 길을 열어줄 수 있을 것이다. 이 연구결과는 저널 Nature Materials에 ldquo;Emergence of an enslaved phononic bandgap in a non-equilibrium pseudo-crystal rdquo; 라는 제목으로 게재되었다(doi:10.1038/nmat4920). |
