Neem een kijkje in de adembenemende wereld van zelfvormende micro-architectuur

Het is mogelijk om zeer uitgebreide structuren te bouwen, zonder ze ook daadwerkelijk te bouwen.

We zijn gewend aan het tegenovergestelde: een top-down wereld. Dit is de wereld waarin we het meest bekend zijn, waarin complexe schema's en benodigdheden eerst met enorme nauwkeurigheid op papier worden gezet. Het bouwmateriaal, constructiemethodes en de rest van het hele proces vloeit voort uit die originele ontwerpen op papier. Als we een draad nodig hebben om elektriciteit te geleiden voor de benodigde energie voor een ontwerp, graven we een enorme kuil in de aarde waaruit we kopersulfide uit halen die gemiddeld minder dan 1 procent echt koper bevat. Door vele stappen van verhitten, raffineren en concentreren houden we een kopermateriaal over met de gewenste eigenschappen voor onze bedrading. Dat is een piramidewereld; van boven naar beneden.

Het lijkt irrationeel, verspillend. Maar wat voor een alternatief zou er kunnen zijn? Tijdens de industriële eeuw was er geen model waardoor dingen geconstrueerd werden van boven naar beneden. Ingenieurs worden geleerd om dingen zichzelf te laten maken. Gooi de juiste onderdelen bij elkaar en het is mogelijk om op nanoschaal machines en materialen te bouwen. Het blijkt dat deze constructie veel voorkomt in het universum, zolang we maar weten welke dingen nodig zijn om deze constructie te laten verschijnen.

"Door het bestuderen van natuurlijke vormen en processen, hebben onderzoekers geleerd dat het sleutelingrediënt van complexiteit het verbinden is van verschillende processen. Deze koppeling leidt tot zelf-organisatie en is een essentieel onderdeel van het leven," schreef Elias Vlieg in Science magazine. "In biomineralen, zoals een diatomeeënskelet of een abaloneschelp, kan de interactie tussen calciumcarbonaat of vergelijkbare mineralen met organische moleculen leiden tot hoog functionele materialen met hiërarchische architecturen en prachtige schoonheid."

Vlieg schreef met verwijzing naar een studiedie de creatie beschreef van een serie van functionele en prachtige structuren die "van beneden naar boven" gebouwd zijn. Door het gebruik van verschillende oplossingen en verschillende pH-niveaus werden de onderstaande silicaten en bariumcarbonaten structuren gemaakt.

Je kan het bekijken als computercode. Programmeurs worden geleerd om niet in een bepaalde computertaal te schrijven maar naar een grotere structuur, zoals een algoritme of interface. Het is de code die aan het algoritme moet passen en niet andersom. Vanuit de enorme wereld van programmeertalen bouwen we dan het juiste ontwerp. Het design geeft niet zoveel om de taal of het gebruik.

Maar als het andersom zou kunnen zijn, dan hebben we iets als zelfbouwende microarchitectuur: een code die zichzelf schrijft, die zijn eigen algoritmes ontwikkeld. Het ontwerp zou de materialen worden.

De technologie is nog maar aan het begin van het ook daadwerkelijk bouwen van dingen. Draden (nanobedrading) zullen op een dag gevormd worden van materialen die worden gegroeid in plaats van verwijderd uit de aarde. Onnodig om te zeggen, zal hun creatie een vele male mooier esthetisch proces zijn dan de enorme mijnen in de woestijn.

Je kan meer zien in Science.