Для описания самосборки интеллектуального материала наиболее подходящим является алгебраический фрактал.

Для построения алгебраических фракталов используются итерации нелинейных отображений, задаваемых простыми алгебраическими формулами.

Наиболее изучен двухмерный случай. Нелинейные динамические системы могут обладать несколькими устойчивыми состояниями. Каждое устойчивое состояние (аттрактор) обладает некоторой областью начальных состояний, при которых система обязательно в него перейдёт. Таким образом, фазовое пространство разбивается на области притяжения аттракторов.

Если фазовым является двухмерное пространство, то, окрашивая области притяжения различными цветами, можно получить цветовой фазовый портрет этой системы (итерационного процесса). Меняя алгоритм выбора цвета, можно получить сложные фрактальные картины с причудливыми многоцветными узорами.

Примерами является алгебраическая модель фрактала Мандельброта. Графически она реализуется следующим образом. Начальная точка модели равна нулю. Графически она соответствует центру тела «груши» через N шагов заполняется все тело «груши» и в том месте, где закончилось выполнение последнего шага начинает образовываться «голова» фрактала. Затем опять через N шагов у тела образуется почка и так далее. Чем больше заданное

число шагов, тем более детальным получится

Рис.14 Фрактал Мандельброта

изображение фрактала. Можно создать фрактал, где начальная точка может располагаться в разных местах.

Таким образом, благодаря теории фракталов можно построить модель самособирающегося материала. Она позволяет рассчитать скорость роста самособирающегося атериала.

В приложении № 1 представлена компьютерная программа самосборки материала для защитного сооружения.

3.3 Строение γ-рефрактивного материала.

Как правило защита от радиоактивных излучений происходит в специально оборудованных помещениях под толстым слоем бетона или грунта. В таблице представлена толщена веществ применяющихся для ослабления γ-излучения

Построение данных сооружений происходят длительное время и являются дорогостоящим.

Компания Radiation Shield Technologies заявила о том, что ей удалось создать первую в мире ткань, защищающую от радиации. Она представляет уровень защиты, сравнимый со свинцовым жилетом, но весит гораздо меньше. Основанием ткани служит созданный материал – Демрон. Он не токсичен и не содержит свинца. Для создания защитной ткани Демрон размещается между двух слоев обычного материала.

В отличии от традиционной защитной одежды, спасающей только от ά-излучений Демрон блокирует также β и γ – лучи.

В нашем проекте предлагается создать материал, который называется интеллектуальным. Интеллектуальным материалом называется любой материал с наноскопическими размерами, который может менять свои базовые свойства или структуру, в зависимости от внешних воздействий. Примером является автомобильные стёкла, изменяющие свою прозрачность в зависимости от яркости освещения.

Центральной структурой интеллектуального материала являются мономеры, молекулярные квадраты. Можно назвать их сенсорными. Сенсоры – это такие структуры, которые заданным образом отвечают на наличие внешнего фактора. [7]

Рис.15 Схема молекулярного квадрата

Рассмотрим, как происходит взаимодействие электромагнитного излучения с

наноструктурой. Как известно, энергия одного γ-кванта

при этом

Размер атома имеет порядок

Это означает, что γ-излучения может взаимодействовать с отдельным атомом структуры. Для того, чтобы взаимодействие происходило более эффективно, молкулы выстраиваются в более сложную структуру, например, молекулярный квадрат. Он образован молекулами полимера и металла. Вероятность захвата при этом резко увеличивается.

Например, синтезирован молекулярный квадрат с определённой геометрией. Как только молекулярный квадрат захватил молекулу. Он поглощает электромагнитное излучение другой частоты.

Принцип работы электромагнитного датчика можно представить следующим образом: молекула захватывает γ-квант и переходит в возбуждённое состояние, то есть на более высокий энергетический уровень. Затем возбуждённая молекула передаёт электрон в наноскопическую квантовую точку, сделанную из определённого материала (например, диоксид титана). Переданный электрон понижает свою энергию за счёт рекомбинации с положительным зарядом.

Для того, чтобы начался процесс самосборки, необходимо перевести молекулы на самый нижний из доступных уровней энергии. Как было сказано выше, если это поможет переориентироваться их физическому положению, они переориентируются. Если для этого нужно соединиться с другими молекулами, они соединяются.

Схема данного процесса:

hν

Кольца отдельных больших молекул принимают энергию

электроны отделяются, образуется дырка и затягивается другой

наноструктурой, состоящей из атома FE и нескольких органических

молекул

заряды рекомбинируются, при этом образуется фундаментальная молекула,

участвующая в дальнейшей самосборке

Можно представить так:

Поверхность образует два типа молекул:

1) Мономер полимера. Большинство полимеров основано на углероде, поскольку он имеет уникальную способность связываться с самим собой. Они имеют связанные электроны

2) Так называемые квантовые точки, например, диоксид Ti.

γ-квант падает на мономер. Молекула переходит в возбуждённое состояние, выбрасывая электрон, заряжается (+). Электрон, поглощаемый квантовой точкой, заряжает её (-). Таким образом, образуются пары (+) и (-) заряженных молекул , которые затем рекомбинируют, высвобождая энергию, которая затем расходуется при самосборке. Образуется кластер, который является центром самосборки. Происходит как бы рост цепочки полимера. Один мономер соединяется с другим.

Таким образом, данный набор наноструктур выполняет три функции:

1) Поглощается электромагнитное излучение

2) Оно используется для разделения зарядов

3) При рекомбинации высвобождается энергия для самосборки.

Поскольку внешим фактором является высокочастотное электромагнитное излучение, материал можно назвать гамма-рефрактивным. Алогично происходит рост живой материи. Зарастание шрамов или порезов – это пример самосборки за счет внутренней энергии организмов.

Поиск по сайту: