محققان آمريکايي اخيراً توانستند به حل راز چگونگي حفظ خارهاي تيز در خارپشت دريايي پي ببرند. اين خارها روي سنگ، حفراتي را براي پنهان شدن از گزند شکارچيان ايجاد مي‌کند. پژوهشگران دريافتند که اين خارها از يک ساز و کار خود تيزشوندگي بهره‌مند هستند. نتايج اين پروژه ممکن است روزي منجر به توليد ابزارهاي خود تيزشونده شود.
خارپشت دريايي قادر است با استفاده از خارهاي تيز خود جلبک‌ها را از روي سنگ کف دريا تراشيده، درون آن حفره‌هايي براي پنهان شدن از ديد شکارچيان ايجاد کند. با اين که اين حيوان از خارهاي خود استفاده مي‌کند؛ اما اين خارها همچنان تيز باقي مي‌مانند. ساختار اين خارها از چيدمان پيچيده‌ي بلورهاي کلسيت(کربنات کلسيم) تشکيل شده‌است. اين ماده تشکيل فيبرها و صفحاتي مي‌دهد که با کمک ماتريکس چندبلوري از نانوذرات به هم چسبيده‌اند، در واقع نانوذرات نقش سيمان را براي اين ساختار ايفا مي‌کند. از آنجا که سنگ‌هايي که اين خارپشت‌هاي دريايي مي‌تراشند، از جنس آهک بودکه اصلي‌ترين ترکيبشان کلسيت است، اين سؤال پيش مي‌آيد که چگونه خارهاي اين حيوان از اين سنگ مستحکم‌تر است؟
گيلبرت پوپا و همکارانش، از دانشگاه ويسکونسين، روي يافتن پاسخ اين سؤال کار مي‌کنند. آنها به بررسي ساختار پيچيده‌ي اين خارها در خارپشت‌هاي بنفش دريايي پرداختند. گيلبرت پوپا مي‌گويد که شما براي شکستن يا تراشيدن يک جسم سخت، بايد از ابزار محکم‌تري نسبت با آن جسم استفاده کنيد. در مورد خارهاي اين حيوان نيز اين قانون صادق است، اما راز استحکام اين خارها در طراحي ساختار آن نهفته است؛ به‌طوري که نانوذرات منجر به استحکام بيشتر آن شده‌است. کليد اين معما در پاسخ به اين سؤال نهفته است که خارها از کجا و چه زماني مي‌شکنند.
اين گروه تحقيقاتي با استفاده از تصاوير با قدرت تفکيک بالا، دريافتند که اگر خارها در معرض فشار قرار گيرند، ترک‌هاي منقطعي روي آنها ايجاد مي‌شود. در سطح تمام فيبرها و صفحات، يک لايه‌ي آلي به ضخامت يک‌دهم ميکرون قرار دارد. اين ارتباط در ساختار خارها، ارتباط ضعيفي است که مي‌تواند محل شکستن خارها باشد. اگر بخشي از لايه‌ي قرارگرفته روي خار، از آن جدا شود آنگاه خار از آن نقطه شکسته مي‌شود. وقتي خار رشدمي‌کند، شکسته شدن يک بخش روي آن، موجب مي‌شود تا قسمت‌هاي سنگي مستحکم و تازه در معرض عوامل بيرون قرار گيرد.
اين پروژه به شکل زيبايي ويژگي‌هاي خار را توصيف مي‌کند. تاکنون چنين مطالعه‌اي که بتواند با قدرت تفکيک بالا درون خارها را نشان بدهد، انجام نشده‌است.
گيلبرت مي‌گويد:«از اين روش خود ترميمي مي‌توان در طراحي نانومواد خودآراي لايه‌اي با مورفولوژي‌هاي مختلف استفاده کرد؛ به‌طوري که هميشه يک سطح تازه براي انجام يک کار مشخص در سطح قرار داشته باشد».
http://rsc.org/chemistryworld/News/2011/January/07011104.asp
هیچ نظری موجود نیست:
ارسال یک نظر