Mechanically controlled liesegang pattern formation in stretchable polyacrylamide gels for elastic deformation tracking

Doğadaki desen oluşumu, antik çağlardan beri birçok bilim insanının ilgisini çekmiştir. Kimyasalların eş zamanlı difüzyon ve jel ortamında reaksiyona girmesi ve kendiliğinden bir araya gelmesi çökelmeye ve karmaşık desen oluşumunu sağlayabilir. Liesegang halkaları (LH) olarak da bilinen periyodik çökelme desenleri, bu tür kendiliğinden oluşan reaksiyon difüzyon sistemlerinin dikkat çekici örneklerinden biridir. Şimdiye kadar, LH'nin periyodik bant yapısının ve kendine özgü geometrilerinin, reaksiyon parametrelerini kontrol ederek (örneğin, tepkiyen konsantrasyonu) ve tepkime ortamının (örneğin, harici elektrik alanı) özelliklerini değiştirerek kontrol edilebildiği gösterilmiştir. Bununla birlikte, şu ana kadar LH'ler üzerindeki araştırmalar -halkalar için evrensel bir matematik model oluşturmak için bilgi edinmek amacıyla- çoğunlukla bu desenlerin nasıl oluştuğu üzerine yoğunlaşmıştır. Her ne kadar dış etki alanların bu halkaların büyümesine etkisini gösteren çalışmalar olsa da, şu ana kadar literatürde bu sistemlerde halkaların oluştuğu çevrede meydana gelen değişiklikler hakkında bilgi almak için LH'leri kullanan hiçbir örnek yoktur. Bu çalışmada, ilk defa esneyebilen bir hidrojelde difüzyon-çökelme reaksiyonu ile Liesegang halkalarının oluşumunu göstermekteyiz. Ardından, bu desenlerin jel deformasyonunun süresini, kapsamını ve yönünü gözlemlemek için nasıl kullanılacağını açıklamaktayız. Ayrıca, mekanik gerilmenin ortadan kaldırılmasından sonra oluşan desenlerin (geometrik bir seri ile matematiksel olarak tanımlanabilen aralık) LH davranışından sapmalarını ortaya koymaktayız. Böyle bir "çevresel algılama" nın ilk kez ortaya konmasının, onlarca yıldır incelenen, estetik açıdan çekici ve matematiksel olarak açıklanması zor olan bu sistemler hakkında daha fazla araştırma için bir başlangıç noktası olduğuna inanmaktayız.