استفاده از فن آوری نانو در حیوانات قبل از انسان


فناوری نانو یا نانوتکنولوژی شاخه ای از دانش فناوریست که مباحث و مطالب گوناگون و گسترده ای را شامل می شود . تمرکز اصلی این رشته مهار ماده یا دستگاه هاییست که ابعادشان کمتر از یک میکرومتر ( عددی بین 1 تا 100 نانومتر ) می باشد . جالب است که بداید بسیاری از اکتشافات دانشمندان در حوزه نانو از طبیعت الهام می گیرد , مثلا از حیواناتی که از نانوساختارها بهره میگیرند .

آیا می دانستید تعدادی از حیوانات پیش از انسان ها , فناوری نانوتکنولوژی را کشف کردند ؟

چشم های نامرئی

درست است که قلمرو حیوانات و ساختار وجود آنها بسیار حیرت انگیز است , از جمله گردن دراز زرافه , منقار قاشق شکل پرنده و یا چنگال سوسک های غول پیکر اما می توان این تکامل و شگفتی را در ابعاد بسیار کوچکتر و ریزتر نیز مشاهده نمود که شامل نانوساختارهای ریز شده ایست که به جانوران برای بالا رفتن , غلت زدن , استتار کردن , جهیدن , به جلو حرکت کردن و … کمک می کند .  ( نانوساختارها تکه هایی با عرض کمتر از یک میلینیوم متر یا ظریف تر از یک بیستم پهنای موی انسان می باشند )

بیایید چشم حشره ای را در نظر بگیریم که دارای 50 تا 10000 سطح منحصر به فرد بوده و هر کدام از این سطوح نیز شامل مجموعه ای از شبکه های نوری می باشند . اگر به منحنی به ظاهر صاف چشم بعضی از حشرات ( مانند مگس ) نگاه کنید , ردیفی از برآمدگی ها ( در مقیاس نانو )  را مشاهده خواهید کرد که ” غده های قرنیه ای ” نام دارند .

این برآمدگی های ریز که قطرشان بین 50 تا 300 نانومتر متغیر است به حشرات کمک میکنند که خود را استتار کنند . در واقع این استتار به این صورت شکل میگیرد که با شکستن سطح صاف قرنیه ، تشعشعی که به چشم می رسد و میتواند شکارچی را از حضور حشره آگاه کند، شکسته میشود. برای طراحی و ساخت باطری های خورشیدی جدید , از الگوی این غده های مقیاس نانو که روی چشم حشرات وجود دارد , جهت پوششهای ضد انعکاسی , الهام گرفته می شود .

در سال 2010 دانشمندان آلمانی کشف کردند که این غده های قرنیه ای , دانه های گرده و ذرات گرد و غبار ریز را از چشم حشرات دور می کنند . در واقع این بافت برآمده باعث می شود فضای کمتری برای چسبیدن ذرات ریز وجود داشته باشد و حتی وقتی که بدن حشره کثیف می شود , چشمهایش تمیز باقی می ماند .

بالهای خیره کننده

رنگ پوست ما از رنگدانه هایی مثل ملانین می باشد اما رنگ های درخشان بال پروانه از نانوساختارها بوجود می آید . اجزای بال های پروانه از انواع شبکه ها , برآمدگی ها و تو رفتگی هایی در مقیاس نانو تشکیل می شود که دارای پروتئینی به نام چیتین است . روش تولید رنگ توسط رنگدانه ها به این صورت است که برخی طول موج های نور را جذب کرده و بقیه را انعکاس می دهند , اما برخلاف آنها نانوساختارها نور را در جهات مختلف پراکنده کرده و رنگ های خاص را به چشم ما برمیگردانند که این پراکندگی می تواند با تغییر زاویه رنگ ها , بال پروانه را رنگین کمانی کند .

پرهای درخشان

جالب است بدانید پرنده ها نیز همانند پروانه ها از تکنولوژی نانو در زیباییشان بهره می برند و رنگ های زیبا و خیره کننده شان از ترکیب سلول های تولید کننده رنگدانه و طراحی مقیاس نانو شکل می گیرد . در استرالیا و نیوزیلند ، پنگوئن کوچک “یودیپتولا ماینر” به جای پرهای مشکی که قدیمی تر (و رسمی تر) هستند، پرهای آبی تیره دارد. سال گذشته دانشمندان دانشگاه ایکرون در اوهایو با استفاده از تصویر برداری اشعه ایکس و دیگر تکنیکها کشف کردند که این پنگوئن رنگ آبی پرهایش  را به شیوه ای کاملا جدید تولید میکند , به این صورت که دسته ای از نانوفیبرهای مشابه را مانند اسپاگتی خام برای تولید آبی پررنگ ساطع میکنند.

فیبرهای 180 نانومتری از بتاکراتین که پروتئینی مشابه پروتئین موی سر انسان می باشد , تشکیل شده اند . پیش از این در پوست آبی بعضی پرنده ها فیبرهای مشابهی یافت شده است که بیشتر از کلاژن ساخته شده اند تا کراتین ( البته نه پیش از پرهای آبی ) .

حشرات جاذب انرژی خورشیدی

بیشتر فعالیت زنبورها بین صبح تا ظهر صورت می گیرد و هنگامی که گرمای خورشید بیشتر می شود , فعالیتشان به شکل چشمگیری کم می شود . اما زنبورهای سرخ آسیایی که در زیر زمین لانه می سازند , کاملا برعکس عمل می کنند و هرچه تشعشع خورشید بیشتر شود , زنبورهای سرخ کارگر نیز حفاری بیشتری انجام میدهند. بر اساس یافته های محققان , احتمالا دلیل این قضیه این است که ساختار استخوان بندی حشرات در مقیاس نانو , مثل یک باطری خورشیدی عمل میکند , یعنی جذب نور خورشید باعث تامین انرژی زنبورها برای فعالیتشان می گردد .

بر روی پوست قهوه ای شکم زنبور، لایه هایی با شیارهایی به ارتفاع 160 نانومتر به طور برجسته وجود دارد . این شیارهای شبکه ای باعث جذب نوری می شود که به بدن زنبور می تابد و آن را در داخل پوست پخش می کند. بخش زرد که به صورت درهم و کوچک و به ارتفاع 50 نانومتر برآمده است نیز نور را جذب میکند.

بر اساس تحقیقات صورت گرفته ,  (xanthoperin )رنگ دانه ای که باعث ایجاد رنگ زرد در زنبور می شود، می تواند به عنوان مبدل نور به الکتریسیته مورد استفاده قرار گیرد . و شکل گیری این فرآیند در درون بدن حشرات می تواند دلیل فعالیت بیشتر آنها در روزهای آفتابی باشد .همانطور که قبلا ذکر شد ، هنگامی که زنبورهای استوایی بیهوش می شوند ، پرتو UV باعث تسریع در بهوش آمدن آنها می گردد .

پوست لغزان

شاید به نظر برسد مارهایی مثل مارهای پیتون توپی با کمترین تلاش , حرکت لغزشی خود را انجام می دهند اما در واقع حرکت آنها طی یک فعل و انفعال پیچیده عضلانی اما در مقیاس کوچک فیزیکی شکل میگیرد. شکم یک مار از موهای بسیار ریزی در مقیاس نانو که عرضشان کمتر از 400 و طول آنها 200 نانومتر است , پوشیده شده کهmicrofibrils   نام دارند.

همه این موها که در یک جهت تا انتهای دم مار کشیده شده اند به مار اجازه میدهد تنها رو به جلو سر بخورد ولی امکان حرکت رو به عقب را به مار نمی دهد , درست مثل یک ردیف میخ یک طرفه. در این حالت اصطکاک فوق العاده زیادی بوجود می آید که مانع از به پهلو افتادن مار میشود ، حتی اگر مار بر روی یک مسیر کج و اریب قرار بگیرد .

پنجه های نانوتک

مارمولکی به نام توکا با استفاده از تکنولوژی نانو به درختان،دیوارها، پنجره ها و حتی سقفها می چسبد .  پاهای این مارمولک از موهای بسیار ریز setae پوشیده شده شامل هزاران موی ریز پارو شکل است . این مشتقات که spatulae  نام دارند و به عرض 200 نانو متر هستند , تا نوک پای مارمولک را فرا گرفته است .

سطوح spatulae  دارای این قابلیت می باشند که تاثیر نیروهای واندر والس ( نیروی الکتریکی ) ضعیفی که بین مولکولهای بدن مارمولک و مولکولهای جایی که به آن چسبیده است وجو دارد را به بیشترین مقدار می رساند. این نیروی ترکیبی به حدی قوی است که مارمولک می تواند کل وزن خود را روی یک پنجه خود بیندازد و روی یک تکه شیشه آویزان شود .مهندسان از نانو لوله های کربنی setae برای ساختن نوار چسبهای بسیار قوی، چسب ها و حتی روباتهای مارمولک بالارونده از دیوار استفاده کرده اند.

تار فوق سخت

همانطور که می دانیم مقاومترین ماده ای که تاکنون در برابر تحمل وزن شناخته شده است , تارهای عنکبوت می باشد  .این تارها حتی از آهن نیز سخت ترند , در برابر باد مقاومند و بدون آنکه تکه تکه شوند حشرات را به دام می اندازند.

این تارها قدرت خود را از کریستالهای ریز پروتئینی بدست می آورند که اندازه آنها در حد چندین نانو متر است و همانند یک پنکیک به هم چسبیده اند . این لایه ها در سطح اتمی به وسیله زنجیرهای هیدروژنی به هم وصل شده اند که در واقع خیلی هم مقاوم نیستند ، اما این یک حسن محسوب می شود , چرا که به آسانی از هم باز میشنود و دوباره شکل میگیرند که این امر به تار اجازه میدهد به جای اینکه زیر فشار مثل یک شاخه بشکند ، منبسط و منعطف شود.

تعدادی از دانشمندان ایتالیایی کشف کردند که مقاومترین تار مربوط به کیسه تخمدان عنکبوت غار زی اروپایی به نام متا مناردی(Meta menardi )  است . این عنکبوت از طرف جامعه عنکبوت شناسان به عنوان عنکبوت سال 2012 انتخاب شد و از همه مهمتر اینکه عنکبوت متاناردی را به عنوان برترین حیوان در نانو تکنولوژی برگزیدند.

مجله

آموزشطبیعتنانونانو_تکنولوژی

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

به نوپلکس خوش آمدید
ارتباط با نوپلکس از طریق واتساپ