طراحی مدل سه بعدی پوست حشره در مقیاس نانومتر

28
طراحی مدل سه بعدی پوست حشره در مقیاس نانومتر
طراحی مدل سه بعدی پوست حشره در مقیاس نانومتر

تمام فناوری‌ها یا اختراعات انسانی به نوعی تقلید از مدل‌های زنده ست. به این کارزیست تقلید یا بیومیمتیک (Biomimetics) گفته می‌شود. زیست تقلید یعنی مطالعه بر روی ساختارهای زیستی برای ایجاد فناوری‌های جدید در مقیاس کلان یا نانو.

دانشمندان یک طرح اروپایی قصد دارند با الهام گرفتن و تقلید از زیرساخت‌های پوستی تیره خاصی از مارمولک و سوسک همین کار را انجام بدهند.

آن‌ها متوجه شده‌اند که ریزساختارهای پوست مارمولک شاخ‌شاخ ویژگی‌های منحصر به فردی دارد که برای انتقال مایعات به کار می‌آيد.

طراحی مدل سه بعدی پوست حشره در مقیاس نانومتر

​بخشی از این تحقیقات در آزمایشگا‌ه‌های دانشگاه یوهانس کپلر در لیتس در اتریش انجام می‌شود. آنها برای انجام آزمایش‌ها مارمولک شاخ‌شاخی را از آمریکای شمالی به شهر لیتس آورده‌اند.

این گونه از مارمولک‌ها برای زنده ماندن نیاز به میزان بسیار کمی از آب دارند. آنها می توانند به طور طبیعی، شبنم یا قطرات بارانی را که روی پشتشان جمع شده،‌ استفاده کنند محققان اروپایی از این سیستم هوشمند طبیعی الهام گرفته اند تا فناوری‌های در مقیاس نانو برای انتقال آب طراحی‌کنند.

این نوع مارمولک از تیره شاخی‌مارمولکان است و می‌تواند از طیف وسیع و گسترده‌ای از ابزار، برای جلوگیری از شکار شدن استفاده کند.

پوست این مارمولکها می‌تواند به‌سرعت مایعات را جذب کند. فلوریان هاشن، زیست شناس در این باره که چگونه مارمولک شاخ‌شاخی قادر است از قطرات آب جمع شده روی پوستش برای آب استفاده کند،‌ توضیح می دهد و می‌گوید:‌ «ریزساختارهای پوست این مارمولکها به سرعت مایعات را جذب می کند. در لایه های مختلفِ پوستِ مارمولک شاخ شاخی،‌ یک سیستم مویرگی وجود دارد که مایع را خیلی به سرعت به سر حشره منتقل می‌کند. سپس مارمولک می‌تواند مایع را با گوشه دهانش بنوشد.»

محققان این آزمایش‌ها را روی گونه‌ای از سوسکهای آمریکای جنوبی هم انجام می‌دهند. آنها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی قوی،‌ مدل سه بعدی از پوست حشره،‌ در مقیاس نانومتر می‌سازند.

زیست شناس دانشگاه یوهانس کپلر لیتس در این باره که اما این مدل به چه کار محققان می‌آید، می‌گوید: «متوجه شدیم که ترشحات دفاعی در بخش خاصی از بدن حشره، و در ریزساختارهای پوست آنها قرار دارد. غدد مربوط به ترشحات دفاعی هم زیر بالهای حشره هست. ترشحات دفاعی تولید شده از طریق ریزساختارهای پوست، به محل اتصال بال حشره به بدنش منتقل می‌شود. سپس تبخیر شده و با ایجاد بوی بد خطر را از خود دور‌،‌ و به این ترتیب از خودش دفاع می‌کند.»

Euronews
​محققان دانشگاه یوهانس کپلر در لیتس ریزساختارهای پوست مارمولک شاخ‌شاخی را بررسی می‌کنند Euronews

استفاده از لیزر برای طراحی ریز ساختارهای هیدروفیل یا هیدروفوبی

بخش دیگر تحقیقات این طرح اروپایی در کرت در یونان انجام می‌شود. محققان موسسه ساختارهای الکترونیک و لیزر در این جزیره با پروژه اروپایی مشارکت دارد. دانشمندان این موسسه در زمینه فناوری لیزر تخصص دارند.

هدف‌ آنها بازتولید مدل‌هایی است که دانشمندان علم زیست تقلید (بیومیمتیک)‌ بر اساس مواد مصنوعی ساخته اند. آنها برای این‌کار از پالس‌های کوتاه لیزر، در مقیاس بسیار کوچک استفاده می‌کنند.

​اوانجلوس اسکولاس، مهندس اپتیک و لیزر این موسسه در این باره که تابش پرتو لیزر چگونه در ساخت مدل‌های سه بعدی به مورد استفاده قرار می‌گیرد، می‌گوید: «تابش پرتو لیزر به ماده شوک وارد می کند و ساختار ماده را تغییر می دهد. می توانید در مقیاس و با تفکیک‌پذیری از چند میکرون تا چند دهم نانومتر، ساختارهای سه بعدی بسازید. (برای مقایسه) این نکته را در نظر بگیرید که قطر موی شما صد میکرون است.»‌

ساخت مدل سه بعدی بر اساس پوست مارمولک، چه فایده‌ای برای ساختارهای آب دوست (هیدروفیلی) و آب گریز (هیدروفوبی) دارد؟‌

امانوئل استراتکیس، مسئول هماهنگ کننده این طرح از موسسه ساختارهای الکترونیک و لیزر در یونان به این سوال پاسخ می‌دهد و می‌گوید: ««اینجا می توانید ناحیه ای را ببینید که در جاهای مشخص الگوهای مشخص با ساختارهای مشخص به خود گرفته است. ساختارهای آب دوست (هیدروفیلی) و آب گریز (هیدروفوبی). ترکیب این ساختارها آب را در مسیر مشخصی هدایت می کند و بازدهی را حداکثر می کند.»‌

تلگرام ما

https://t.me/Iran_news_ajancy