ساخت موادی که بدون هیچ منبع انرژی نور تولید می‌کنند

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری علم و فناوری آنا، یک گروه تحقیقاتی به رهبری دانشگاه کالیفرنیا در سن دیگو می‌گویند «چرخان تاژک داران» یا «داینوفلاژله‌ها» نوعی جلبک تک سلولی هستند که درخشندگی خود را به مواد داده و به آن‌ها اجازه می‌دهند بدون منبع انرژی، نور ساطع کنند.

موجودات آبزی زیست درخشان

داینوفلاژله‌ها گروه متنوعی از میکروارگانیسم‌های عمدتاً آبزی و متعلق به گونه پروتیستا هستند. آن‌ها به دلیل ظاهر متمایز و خواص زیست درخشان خود شناخته می‌شوند، به این معنی که وقتی تحت فشار و اضطراب قرار گیرند، می‌توانند نور از خود ساطع کنند. این موجودات از این پدیده طبیعی که اغلب به صورت درخشش یا روشنایی در شب‌های اقیانوس دیده می‌شود، برای اهداف اکولوژیکی مختلفی از جمله اجتناب از شکارچیان و برقراری ارتباط استفاده می‌کنند.

«شنگ کیانگ کای» نویسنده ارشد این مطالعه و استاد مهندسی مکانیک و هوافضا می‌گوید: یک ویژگی هیجان انگیز این مواد سادگی ذاتی آنهاست، آن‌ها نیازی به وسایل الکترونیکی یا منبع انرژی خارجی ندارند. نشان دادیم که چگونه می‌توانیم از قدرت طبیعت برای تبدیل مستقیم محرک‌های مکانیکی به انتشار نور استفاده کنیم.

آلژینات، پلیمر ساخته شده از جلبک دریایی، به عنوان اجزای اصلی مواد زیست درخشنده به داینوفلاژله‌ها اضافه شد. آن‌ها این مواد را برای تولید یک محلول ترکیب کردند که بعدا توسط یک چاپگر سه بعدی پردازش شد تا مجموعه‌ای از اشکال تولید شود.

محققان در آزمایش‌های خود به این مواد فشار وارد کردند و روی سطح آن‌ها الگو‌هایی ساختند؛ اقدامی که موجب شد مواد روشن شوند. این مواد آنقدر حساس بودند که حتی وزن یک توپ فوم که روی سطح آن‌ها حرکت می‌کرد باعث درخشش شان شد.

با اعمال فشار بیشتر، نور شدیدتر شد. به منظور پیش بینی ریاضی شدت درخشش بر اساس شدت تنش مکانیکی اعمال شده، محققان توانستند مدلی برای کمی سازی این رفتار بسازند.

حفظ و نگهداری بسیار کم

همچنین مشخص شد که این مواد به نگهداری کمی نیاز دارند. داینوفلاژله‌های درون مواد برای ادامه عملکرد به چرخه‌های منظم نور و تاریکی نیاز دارند. هنگامی که کشش مکانیکی در فاز تاریک اعمال می‌شود، آن‌ها از غذا و انرژی که در مرحله نور تولید می‌کنند برای انتشار نور استفاده می‌کنند.

مجریان این پژوهش می‌گویند: این تحقیق یک روش ساده برای ترکیب موجودات زنده با اجزای غیر زنده برای ساخت مواد جدیدی است که خودکفا هستند و به محرک‌های مکانیکی اساسی موجود در طبیعت حساسند.

محققان بیشتر با این مواد بازی کردند تا آن‌ها را در شرایط مختلف مقاوم‌تر کنند. محققان با استفاده از پلیمر دوم، پلی (اتیلن گلیکول) دیاکریلات، در مخلوط اولیه، مواد را حتی بیشتر تقویت کردند تا بتوانند بار‌های مکانیکی سنگین را تحمل کنند.

آن‌ها همچنین این مواد را با پوششی از اکوفلکس که یک پلیمر لاستیکی کشسان است از محلول‌های اسیدی و بازی محافظت کردند.

دانشمندان قصد دارند این مواد را همچنان بهبود داده و بهینه کنند تا برای کاربرد در صنایع مختلف از پزشکی گرفته تا روباتیک به کیفیت مناسب برسند.