நூலில் உள்ள இழைகளின் தொகுப்புக்கு இடையே சுழலும் மாற்றத்தை விவரித்தல்

Universit’e Paris-Saclay, CNRS மற்றும் Univ Rennes, CNRS, IPR ஆகியவற்றின் ஒரு ஜோடி ஆராய்ச்சியாளர்கள், சிறிய இழைகள் நீண்ட நீளமான நூலாக முறுக்கப்படும் போது அதில் உள்ள செயல்முறையை விவரிக்க கணிதத்தைப் பயன்படுத்தியுள்ளனர். ஃபிசிகல் ரிவியூ லெட்டர்ஸ் இதழில் வெளியிடப்பட்ட அவர்களின் ஆய்வறிக்கையில், அன்டோயின் செகுயின் மற்றும் ஜெரோம் க்ராஸஸ் ஆகியோர் இழைகள் ஒன்றாக முறுக்கப்படும்போது சம்பந்தப்பட்ட காரணிகளை நன்கு புரிந்துகொள்ள சோதனைகள் மற்றும் உருவகப்படுத்துதல்களை எவ்வாறு பயன்படுத்தினார்கள் என்பதை விவரிக்கின்றனர்.

ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளாக, மனிதர்கள் கைகளால் குறுகிய இழைகளை நீண்டதாக முறுக்கி வருகின்றனர். ஒட்டுமொத்த செயல்முறை நன்கு அறியப்பட்டாலும், அதன் பின்னால் உள்ள கணிதம் மிகவும் திட்டவட்டமாக உள்ளது. இந்த புதிய முயற்சியில், Seguin மற்றும் Crassous இருவரும் சோதனைகள் மற்றும் உருவகப்படுத்துதல்கள் இரண்டையும் பயன்படுத்தி ஒரு புதிய அணுகுமுறையைப் பயன்படுத்தி சிக்கலைச் சமாளித்தனர்.

பல குறுகிய இழைகள் சிக்குவதால், அவை ஒன்றுக்கொன்று பின்னிப்பிணைந்தன. ஆனால் அவற்றை ஒன்றாகப் பிடிக்க இது போதாது. அவற்றுக்கிடையேயான உராய்வு காரணமாக அவை ஒன்றாக ஒட்டிக்கொள்கின்றன. ஒரு துண்டின் நுனியில் தள்ளப்படுவதால், அதனுள் இருக்கும் தனி இழைகள் ஒன்றாக இழுக்கப்படுகிறது. மேலும் உராய்வு விசையின் அளவு அதிகரிக்கிறது மற்றும் அதன் வலிமை அதிகரிக்கிறது. ஆனால் செயல்முறையை நிர்வகிக்கும் கணித விதிகள் உள்ளதா? எடுத்துக்காட்டாக, வலிமையான நூலை உறுதிப்படுத்த, இழைகளின் உகந்த எண்ணிக்கை என்ன? அல்லது இரண்டு இழைகளுக்கு இடையே உள்ள உராய்வு அளவினால் நூலுக்கு எந்த அளவு வலிமை கொடுக்கப்படுகிறது?

இதற்கான பதில்களைக் கண்டுபிடிக்க ஆராய்ச்சியாளர்கள் பல்வேறு வகையான நூல்களில் பல சோதனைகளை நடத்தினர். அதிக எண்ணிக்கையிலான திருப்பங்கள் ஒளியிழை பிணைப்பு வலிமையை அதிகரிக்கிறது என்று அவர்கள் கண்டறிந்தனர். ஒவ்வொரு வகை ஒளியிழைக்கும வெவ்வேறு உடைப்பு புள்ளி உள்ளது. உதாரணமாக, கோதுமை ஓட்ஸை விட குறைவான உடைப்பு புள்ளியைக் கொண்டுள்ளது. பல்வேறு உள்ளமைவுகளைச் சுலபமாகச் சோதிப்பதற்காக உருவகப்படுத்துதல்களை உருவாக்குவதற்கான அவர்களின் முயற்சிகளின் ஒரு பகுதியாக, நூலின் எந்த நீளத்திற்கும் உகந்த ஒளியிழை ஆரம் இருப்பதையும் கண்டறிந்தனர் மற்றும் திருப்பு கோணத்தின் இரண்டாவது சக்தியின் அதிவேகத்துடன் நூல் வலிமை செதில்களாக இருப்பதைக் கண்டறிந்தனர்.

முடிச்சுகளில் இரண்டு பொதுவான காரணிகள் இருப்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர். அவையாவன: ஒரு யூனிட் நீளத்திற்கு திருப்பங்களின் எண்ணிக்கை (ஹெர்குலஸ் திருப்பு எண்) மற்றும் நூலின் விட்டம். பொதுவாக முறுக்குகளின் எண்ணிக்கை அந்த எண்ணின் சதுரத்திற்கு விகிதாசாரமாக இருப்பதையும், உடைப்பு மதிப்பு 30 என்பதையும் அவர்கள் கண்டறிந்தனர். எந்த வகையான ஒளியிழைக்கும் உகந்த ஆரம் அளவைக் கணக்கிடுவதற்கான முறையையும் அவர்கள் உருவாக்கினர்.

References:

• Gowda, V. K., Rosén, T., Roth, S. V., Söderberg, L. D., & Lundell, F. (2022). Nanofibril Alignment during Assembly Revealed by an X-ray Scattering-Based Digital Twin. ACS nano, 16(2), 2120-2132.
• Cohen, N., & Eisenbach, C. D. (2022). Humidity-Driven Supercontraction and Twist in Spider Silk. Physical Review Letters, 128(9), 098101.
• Håkansson, K. M., Fall, A. B., Lundell, F., Yu, S., Krywka, C., Roth, S. V., & Söderberg, L. D. (2014). Hydrodynamic alignment and assembly of nanofibrils resulting in strong cellulose filaments. Nature communications, 5(1), 1-10.
• Bazbouz, M. B., & Stylios, G. K. (2008). Novel mechanism for spinning continuous twisted composite nanofiber yarns. European polymer journal, 44(1), 1-12.