طراحی فناوری‌های نانو با الهام از پوست جانوران
دانشمندان اروپایی قصد دارند با الهام گرفتن و تقلید از زیرساخت‌های پوستی تیره خاصی از مارمولک و سوسک، مدل سه‌بعدی پوست در مقیاس نانو بسازند.
به گزارش گروه علم و فناوری خبرگزاری آنا، تمام فناوری‌ها یا اختراعات انسانی به نوعی تقلید از مدل‌های زنده است. به این کار زیست تقلید یا بیومیمتیک (Biomimetics) گفته می‌شود. زیست تقلید یعنی مطالعه روی ساختارهای زیستی برای ایجاد فناوری‌های جدید در مقیاس کلان یا نانو.
دانشمندان اروپایی متوجه شده‌اند که ریزساختارهای پوست مارمولک شاخ‌شاخ ویژگی‌های منحصر به فردی دارد که برای انتقال مایعات به کار می‌آید. بر همین اساس با الهام از این پوست، ساختارهای سه‌بعدی و در مقیاس نانو طراحی کرده‌اند.
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 می‌توانند به طور طبیعی، شبنم یا قطرات بارانی را که روی پشتشان جمع شده، استفاده کنند محققان اروپایی از این سیستم هوشمند طبیعی الهام گرفته‌اند 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.
فلوریان‌هاشن، زیست شناس در این باره که چگونه مارمولک شاخ‌شاخی قادر است از قطرات آب جمع شده روی پوستش برای آب استفاده کند، توضیح می‌دهد و می‌گوید: «ریزساختارهای پوست این مارمولکها به سرعت مایعات را جذب می‌کند. در لایه‌های مختلف پوست مارمولک شاخ شاخی، یک سیستم مویرگی وجود دارد که مایع را خیلی به‌سرعت 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 سه‌بعدی از پوست حشره، در مقیاس نانومتر می‌سازند.
زیست شناس دانشگاه یوهانس کپلر لیتس در این باره که 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.»
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 ساخته‌اند. آنها برای این کار 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 سه‌بعدی به مورد استفاده قرار می‌گیرد، می‌گوید: «تابش پرتو لیزر به ماده شوک وارد می‌کند و ساختار ماده را تغییر می‌دهد. می‌توانید در مقیاس و با تفکیک‌پذیری از چند میکرون تا چند دهم نانومتر، ساختارهای سه‌بعدی بسازید. (برای مقایسه) این نکته را در نظر بگیرید که قطر موی شما صد میکرون است».
کاربرد
این آزمایش‌ها برای فولاد هم انجام می‌شود که اهمیت خاصی دارد چون می‌توان با این ساختارها اصطکاک را در قطعات میکرومکانیکی و در نتیجه فرسایش آنها را کاهش داد.
مانوئل استراتکیس، مدیر این طرح، می‌گوید: «در اجزای میکرومکانیکی، دو سطح داریم که از طریق روان ساز باهم در تماسند. در نتیجه می‌توان اصطکاک بین سطوح را با افزودن یک ساختار سطحی کاهش دهیم».
این فناوری کاربردهای دیگر هم دارد، از جمع‌آوری آب موقع خشکسالی گرفته تا کاربرد در مهندسی پزشکی.
انتهای پیام/
