Вы когда-нибудь задумывались, из чего состоит яблоко?
Нет.
Посмотрите на своего соседа. Из чего он сделан?
В основном, из тех же элементов.
Но то, как они соединены вместе,
имеет решающее значение; их порядок уникален.
Я инженер-материаловед, получивший образование в Австралии,
и я смотрю на материалы — я смотрю на детали материалов,
смотрю на их состав, смотрю на их композицию.
Композиция важна.
Вы знаете поговорку: «Бриллианты — лучшие друзья девушек».
А лучшие друзья инженера-материаловеда — кристаллы.
В кристаллах порядок выражен самой природой.
Кристаллы важны в нашей ежедневной жизни.
Подумайте, где мы видим кристаллы.
Каждый из нас носит кристаллы.
Один пример — мобильный телефон: кристалл кремния.
Другой — абразивы для обработки компонентов.
Мы использовали один кристалл, когда мы летели.
В самом деле, нам следует быть им благодарны:
они в лопатках турбин реактивного самолёта.
Кристаллы повсюду.
Кристаллы также есть в мороженом.
Двадцать лет назад я вошёл в гастрономический мир.
И там я увидел важность порядка —
в мороженом.
Я принёс науку на кухню.
Как инженеры мы всегда пытаемся понять, как применить то, что мы изучили.
Так что я хочу поделиться с вами моим открытием
о прекрасном лакомстве, для которого важна структура.
Вы недавно ели мороженое?
Сколько человек задумывались о структуре мороженого?
Хорошо, пара человек вон там.
Ладно, ну а десерты с мороженым?
Состав может быть похожим,
а структура — разной.
Существуют две крайности.
Есть Ben & Jerry’s — кому нравится Ben & Jerry’s?
Ben & Jerry’s с одной стороны.
В середине у нас мороженое из супермаркета.
И в конце —
я не мог устоять, мне пришлось сделать собственное джелато.
(Смех)
Так что я добавил и его тоже.
Я хочу подчеркнуть важность структуры.
В первом сценарии у нас Ben & Jerry’s.
В нём много прекрасных ингредиентов — сливки, сахар, яйца,
у него отличный вкус и оно очень сытное.
Оно плотное. Оно твёрдое. Оно насыщенное. Его сложно зачерпнуть.
Поэтому для его сервировки используется специальная ложка.
В нём 7–8% жирности; я же сказал вам, что в нём масса добродетелей.
(Смех)
В нём также множество добавок: орехи, шоколад, печенье, фруктовые пюре.
Они не ограничивают свою фантазию в этом мороженом.
Внутри него очень мало структуры, так что давайте отложим его на минуту.
Следующее — мороженое из супермаркета.
В нём больше структуры.
Оно проще; его легче есть; оно мягче.
Оно наполовину состоит из воздуха.
Воздух — часть этого мороженого.
Однако воздух делает его вкус менее выразительным,
и поэтому обычно вы используете какой-нибудь ароматизатор.
Итак, ингредиенты качеством ниже, но имеется некая структура.
И, наконец, структура преобладает в джелато — итальянском мороженом.
Оно имеет богатый вкус, роскошную структуру.
Оно завершает ваш гастрономический опыт.
Я почти могу почувствовать его запах, стоя здесь; оно выпрыгивает из контейнера.
И вы всегда говорите, чтобы добавили больше натуральных ингредиентов.
Натуральные ингредиенты остаются у вас во рту,
и вы можете чувствовать вкус
от 5 до 10 секунд после того, как оно растает у вас во рту.
В нём меньше жира.
Если бы оно было на основе сливок, типичная жирность была бы около 7%.
Итак, в структуре меньше воздуха, мороженое мягче и тает у вас во рту.
Посмотрите, как легко зачерпнуть его ложкой.
Нет.
У меня нет рожка.
Хорошо, положу его на место.
Но там есть что оптимизировать:
кристаллы.
Здесь мы можем подумать о форме кристаллов.
Мы можем использовать кристаллы для создания более крупных объектов.
Расположение этих кристаллов определяет свойства конечного продукта.
В лаборатории университета я создаю синтетические материалы.
На самом деле я выращиваю кристаллы —
я выращиваю кристаллы определённого состава.
И пытаюсь получить определённые кристаллы, которые могут хорошо встроиться в кость.
Кость — естественная композиция материалов,
и её структура улучшает её свойства.
Вы можете удивиться, но кости тоже содержат кристаллы.
Это длинные кристаллы. Они связаны с коллагеном,
и это обеспечивает хорошие механические свойства.
Сила скрыта в том, как они собраны вместе.
Это не просто смесь.
Кристаллы упорядочены на различных уровнях.
На левом снимке есть маленькие серые кристаллы.
Все они ориентированы в одном направлении,
и между ними — молекулы коллагена.
Это простейший строительный блок.
Они в большом количестве находятся внутри фибрилов,
фибрилы внутри цилиндра, и из последних состоит волокно.
Вы можете видеть, в каком порядке всё построено.
Эти волокна соединяются в слои.
Вы можете видеть ориентацию волокон в разных слоях.
Именно это расположение,
этот порядок обеспечивает удивительные механические свойства.
Подумайте о новорождённых:
они могут падать очень свободно; их кости не ломаются.
У них очень, очень прочные кости.
Итак, порядок также важен внутри синтетических материалов.
Мы синтезируем кристаллы.
Можно сделать покрытие
и нанеси его на протез бедра.
Эти типы протезов можно купить.
Хорошо, что композиция кости и кристалла
напоминает то, что уже есть в природе, поэтому она уже биосовместима.
Она хорошо работает в протезах и интегрируется с костью.
Однако есть проблема: внутри неё кристаллы ориентированы случайно.
Кость вырастает до поверхности протеза,
и протез интегрируется в кость,
но можно сделать гораздо больше.
Мы можем контролировать форму кристаллов.
Видите, это длинный шестигранный кристалл.
Мы также можем расположить эти кристаллы
практически в том же порядке, который наблюдаем в кости,
и потом поместить их в покрытие протеза.
Моя команда потратила около 10 лет,
изучая порядок этих костных кристаллов.
Костные кристаллы содержат ионы кальция, ионы фосфатов и гидроксильные ионы —
те же молекулы, которые мы нашли в мороженом.
У этих молекул
есть электрические полюса, так что их можно сравнить с батарейкой.
С одной стороны, где гидроксильный ион, у вас положительный заряд.
С другой стороны, где кислород, —
отрицательный заряд.
Они обычно случайно ориентированы в покрытиях,
но можем ли мы их упорядочить?
Например, взглянем на хор.
Вот он!
Все они упорядочены; все они смотрят на дирижёра.
Мы знаем, что можем ожидать хороший результат.
Если бы они смотрели каждый в свою сторону,
это было бы довольно дезорганизовано.
Но раз все они смотрят на дирижёра,
вы получаете самую большую громкость и лучший звуковой эффект.
Подобным образом,
возвращаясь к нашим гидроксильным ионам,
мы можем подумать об упорядочении этих гидроксильных ионов
в структуре кристалла.
И если мы сможем упорядочить все эти гидроксильные ионы,
посмотрите на правую картинку,
вы можете увидеть позитивную верхнюю сторону, негативную нижнюю,
тогда вы сможете создать электрический заряд
на конце кристалла,
в этом случае —
на поверхности покрытия.
И таким образом мы можем улучшить его свойства.
Исследования показали, что клетки кости любят расти к такому типу поверхности,
и кость растёт намного активней.
То есть мы увеличили ценность материала
просто играясь с зарядом.
Но мы можем сделать больше, упорядочив эти гидроксильные группы.
Мы можем увеличить ценность материала,
изменяя форму кристалла, ориентацию кристаллов
и ориентацию этих гидроксильных ионов.
И мы можем ожидать от этих улучшенных имплантов улучшенное качество жизни.
Я и мои коллеги надеемся увидеть это будущее.
Итак, я показал вам, как материалы влияют на наше тело
в пище, в тканях, а также в имплантах.
Запомните:
смотрите не только на состав,
но смотрите на порядок, композицию и структуру.
Это улучшит результат.
Благодарю вас.
(Аплодисменты)