Длинную нитку замкнули в кольцо и завязали на ней узел. Узел скользит по нити, пока не упрётся во что-то. А теперь нитка состоит из двух разных участков: один жёсткий и скользкий, другой — мягкий и липкий. При нагревании липкий участок размягчается, и узел может сползти с него, как санки с подтаявшей горки. Именно такую картину наблюдали в компьютерном эксперименте с крошечными молекулярными кольцами.

Авторы работы построили модель полимерного кольца (длинной цепочки из повторяющихся звеньев) из двух типов мономеров: тип А отталкивается сам от себя, а тип Б — притягивается. Взаимодействие между А и Б нейтральное. Получилась цепочка с чередующимися «колючим» и «липким» участками. В кольцах завязывали разные узлы — от простого трилистника до сложного пятилистника — и следили, как меняется их форма при изменении температуры от очень низкой до высокой. Использовали хитрый алгоритм Монте-Карло (метод случайных блужданий), который позволил просканировать все возможные состояния системы без застревания в энергетических ямах.

Обнаружилась удивительная вещь: при одном и том же нагреве кольцо могло то сжиматься, то расширяться в зависимости от того, сколько в нём было липких звеньев. Если липкий блок был коротким, узел при низкой температуре сидел на нём, стягивая кольцо. При нагреве липкие звенья теряли сцепление, узел соскальзывал, и кольцо набухало. Но если липких звеньев становилось чуть больше, картина менялась на противоположную: холодное кольцо было раздутым, а при нагреве сжималось. Такой «возвратный» эффект напоминает поведение пружины, которую сначала сжали, а потом отпустили, но здесь всё определяется борьбой между энергией притяжения и беспорядком (энтропией), вносимым узлом.