Matematičari su opisali novu klasu oblika koji se obično javljaju u prirodi — od komora u poznatoj spiralnoj školjki nautilusa do načina na koji se seme pakuje u biljkama. Ovaj rad se bavi matematičkim konceptom ‘popločavanja’: kako se oblici uklapaju na površini. Problem popunjavanja ravni identičnim pločicama je temeljito istraživan od antike, ali istraživači su odredili principe popločavanja novim setom geometrijskih gradivnih blokova sa zaobljenim uglovima, koje su nazvali ‘meke ćelije’.
Matematičar Gábor Domokos sa Budimpeštanskog univerziteta za tehnologiju i ekonomiju i njegovi saradnici su se fokusirali na periodične poligonalne popločane površine, ali su razmatrali šta se dešava kada se neki od uglova zaokrugle. U dvodimenzionalnom prostoru, ne mogu se svi uglovi zaobliti bez ostavljanja praznina, ali punjenje prostora postaje moguće kada se neki uglovi deformišu u ‘prelazne oblike’. Ovi uglovi imaju unutrašnje uglove nula i ivice koje se tangencijalno susreću, kao kod suze, i pravilno se uklapaju uz zaobljene uglove.
Domokos i saradnici su razvili algoritam za glatko konvertovanje geometrijskih pločica — bilo dvodimenzionalnih poligona ili trodimenzionalnih poliedara — u meke ćelije, i istražili raspon mogućih oblika koje ova pravila dozvoljavaju. U 2D prostoru, mogućnosti su prilično ograničene: sve pločice moraju imati najmanje dva ugla nalik cuspu. Ali u 3D prostoru, uvodeći mekoću otkriva se nekoliko iznenađenja. Posebno, ove meke ćelije mogu popuniti volumetrički prostor bez ikakvih uglova.
Istraživači su primetili meka popločavanja prirodno prisutna u obliku ostrva u razgranatim rekama, preseke koncentričnih slojeva u luku i biološke ćelije u tkivu, kao i u 3D komorama spiralnih školjki, kao što je nautilus (vidi ‘Prirodne meke ćelije’). Veruju da priroda generalno izbegava uglove jer su takvi nabori visoko energetski troškovi u deformaciji i mogu biti izvori strukturne slabosti. Istraživanje nautilusa je bilo ključna tačka rada, gde su otkrili da 3D komore školjke zapravo nemaju uglove, kao što je sumnjala ko-autorka Krisztina Regős.
Iako analiza koristi matematiku poznatu vekovima, iznenađuje što koncept mekih ćelija nije bio formalizovan pre sada. Istraživači veruju da će njihov rad ponuditi novi deskriptivni jezik strukture, iako možda još ne otkriva nove fizičke principe iza formiranja takvih struktura u prirodi. Takođe, arhitekte poput Zahe Hadid intuitivno koriste meke ćelije kako bi izbegli ili minimalizovali uglove, bilo iz estetskih ili strukturnih razloga.
