Estructura de la seda de araña es similar a los patrones de la música clásica

Estructura de la seda de araña es similar a los patrones de la música clásica

Los patrones matemáticos en la estructura física de la seda de araña muestran similitudes a las de las composiciones en la música clásica, según un nuevo estudio del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) en los Estados Unidos, publicado en diciembre en la revista Nanociencia.

Investigadores de MIT revelaron una relación estructura-función en 2 aparentes campos dispares -la composición de proteínas y la música repetitiva– que podrían ayudar a los ingenieros a diseñar nuevos materiales e inclusive infraestructuras.

El equipo utiliza una rama de las matemáticas llamada teoría de categoría para crear logaritmos o “diseños” al observar la construcción de los elementos primarios: aminoácidos y ondas sonoras. Los diseños le permiten a las propiedades del sistema ser categorizadas abstractamente y revelar la relación inherente entre estructura y función.

“La increíble aparente brecha entre la seda de la araña y la música no es más ancha que la brecha entre dos campos matemáticos dispares de geometría – piensa en triángulos y esferas– y el algebra, la cual usa variables y ecuaciones”, declaró el co-autor del estudio, David Spivak, en un comunicado de prensa.

El primer éxito de la teoría de categoría –en 1940– fue expresar una rigurosa analogía matemática entre estos dos dominios y utilizarla para probar nuevos teoremas acerca de las complejas formas geométricas, al importar teoremas existentes del algebra.

Los diseños le permiten a los científicos compilar información acerca de cómo funcionan los materiales en una rigurosa forma matemática y definir claramente patrones que son encontrados universalmente en una amplia variedad de materiales.

“Hay una creciente evidencia que patrones similares de la funcionalidad del material a nanoescala, como en los grupos de enlace en el hidrógeno o estructuras jerárquicas, rigen el comportamiento de los materiales en el medio ambiente natural, aunque no podemos matemáticamente mostrar la analogía entre diferentes materiales”, declaró Markus J. Buehler, del departamento de ingeniería civil y de medio ambiente (CEE) en el comunicado.

"Muy interesante es que cuando ocurren errores en los patrones, toda la secuencia armónica y funcional queda generalmente sin ser afectada".

“El hecho de que el hilo de araña es suficientemente grueso para evitar fracasos catastróficos aún cuando se encuentre un defecto, puede ser explicado por la mismísima composición de las fibras en la cera de araña”, declaró el co-autor del estudio, Tristan Giesa, en el comunicado.

“Es excitante ver que los teóricos en la música observan el mismo fenómeno en su campo, probablemente sin ningún conocimiento del concepto de tolerancia al daño en los materiales”, continuó.

“Eliminar solo los acordes de una secuencia armónica frecuentemente tiene únicamente un efecto menor en la calidad de la armónica en toda la secuencia”, concluye Buehler. Artículo original delagranepoca.com