کشف نانوتکنولوژی در دنیای طبیعی
وقتی بسیاری از مردم به فناوری نانو فکر میکنند، به طور خودکار به گرافن، نانولولههای کربنی، باکیبالها یا برخی دیگر از نانومواد معدنی فکر میکنند.
اولین افکار بسیاری از مردم در مورد فناوری نانو به طور طبیعی به سمت طبیعت گرایش ندارد، با این حال بسیاری از فرآیندهای طبیعی در مقیاس نانو اتفاق میافتند، چیزی است که افراد بیشتری باید از آن آگاه باشند.
اگر بدن انسان را در نظر بگیرید، بیشتر واکنشهای داخلی که به ما در عملکرد روزمره کمک میکنند در مقیاس نانو رخ میدهند.
از آنجا که بدن انسان از قبل فرآیندهای نانومقیاس زیادی را پشت سر میگذارد، به توسعه حوزه نانوپزشکی کمک کرده است زیرا تعاملات نانوپزشکی در همان سطح مولکولی مانند بسیاری از فرآیندهای بدن رخ میدهد.
اما فناوری نانو فقط در بدن یافت نمیشود، بلکه در دنیای طبیعی، همه جا در اطراف ما وجود دارد.
شاید یکی از بهترین نمونهها، برگ نیلوفر آبی باشد. برای بسیاری، این برگی است که خیس نمیشود، اما وقتی در سطح اتمی نگاه میکنید، میتوانید ببینید که دلیل آن فناوری نانو است.
برگ نیلوفر آبی دارای زبری در مقیاس نانو است که باعث میشود فوق آبگریز باشد، که باعث میشود قطرات آب تقریباً دایرهای باشند (و به سختی سطح برگ را لمس کنند) و از روی برگ غلت بزنند.
از آن زمان به بعد، این پدیده اثر نیلوفر آبی لقب گرفته است و از این اصول برای توسعه سطوح و اسپریهای خودتمیزشونده استفاده شده است که میتوانند یک سطح را فوق آبگریز کنند.
از طرف دیگر، گیاه کوزهای نپنتس را دارید، این گیاهی است که حشرات را درون خود به دام میاندازد و در آنجا آنها را هضم میکند. چگونه این حشرات را به دام میاندازد؟ فناوری نانو.
بسیاری از حشرات بیخبر روی برگهای این گیاه فرود میآیند، اما به دلیل فوق آبدوست بودن برگ (که توسط همپوشانی سلولهای صاف ایجاد میشود) نمیتوانند سطح آن را نگه دارند و این باعث میشود که آنها روی سطح برگ بخزند و به داخل آن سقوط کنند.
اگر این سطح نانومقیاس خودترمیمی وجود نداشت، بسیاری از حشرات میتوانستند قبل از اینکه به دام بیفتند، پرواز کنند.
اصول نانومقیاس گیاه کوزهای نپنتس همچنین به تولید سطوح متخلخل لغزنده تزریقشده با مایع (SLIPS) از دانشگاه هاروارد کمک کرد، که یک سطح فوق آبدوست خودترمیمی است که از یک فیلم روانکننده و ماده متخلخل تشکیل شده است و کاربردهایی از خطوط لوله صنعتی تا بازارهای زیستپزشکی دارد.
آیا تا به حال فکر کردهاید که چگونه مارمولک میتوانند به راحتی از دیوار بالا بروند؟
این به دلیل افزایش سطح تماس بین پاها و دیوار (یا یک سطح متفاوت) است.
یکی از اصول اساسی فناوری نانو این است که سطح نسبی یک ماده با کوچکتر شدن آن افزایش مییابد.
یعنی اگر ۱ سانتیمتر مکعب از یک ماده حجیم و ۱ سانتیمتر مکعب نانوذرات با همان ترکیب (حجم کلی همه نانوذرات) داشته باشید، سطح نانوذرات بسیار بیشتر از سطح ماده حجیم خواهد بود.
مارمولکها موهایی در کف پاهای خود دارند که شما نمیتوانید آنها را ببینید مگر اینکه از طریق یک میکروسکوپ قدرتمند نگاه کنید. ابتدا یک لایه از موهای میکرونی وجود دارد و به هر یک از این موها یک سری موهای نانو متصل است.
وجود همه این موهای نانو، سطح پاها را به میزان زیادی افزایش میدهد که به طور قابل توجهی نیروهای چسبندگی و سطح تماس بین پاها و دیوار را افزایش میدهد و این همان چیزی است که گکوها را قادر میسازد از دیوارها بالا بروند.
اگرچه تعداد زیادی از این اکتشافات مدتی پیش اتفاق افتاده است، اما تحقیقات جدیدی نیز در حال انجام است که از فناوری نانو الهام گرفته از طبیعت استفاده میکند.
اخیراً گزارش شده است که تیمی از محققان، ساختارهای نانوساختاری را از بالهای پروانه بال شیشهای جدا کرده و آنها را با نانونقره پوشش دادهاند تا یک بستر مؤثر طیفسنجی رامان تقویتشده سطحی (SERS) برای تشخیص آفتکشهای خاص تولید کنند.
اما اینها فقط چند نمونه هستند، اصول فناوری نانو به بسیاری از موجودات زنده در دنیای طبیعی کمک میکند و این شامل انواع زیادی از گیاهان میشود.
یکی دیگر از حوزههای بزرگی که محققان از فناوری نانو از دنیای طبیعی استفاده میکنند، استفاده از ساختار DNA برای ایجاد نانوساختارهای مصنوعی و همچنین عاملدار کردن DNA با سایر مواد نانومقیاس است. به طور خلاصه، فناوری نانو در دنیای طبیعی ما وجود دارد، برای بسیاری از فرآیندهای طبیعی بسیار مهم است و فناوری نانو فقط به نانومواد مصنوعی و/یا معدنی محدود نمیشود.
لینک مفید:یک نانو ماده ضد آب با الهام از طبیعت
بیشتر بدانید:مواد فوق آبگریز قوی (با الهام از ماهی خارپشت)
بیشتر بخوانید:گیاهان آب شیرین نانوذرات طلا را تجزیه میکنند
مهسا نعمتی
تاریخ:1404/10/1
