كيفية تقليد الطبيعة لانتاج خصائص استثنائية من جلد السحالي؟
في هذا العدد من برنامج "عالم الغد"، نتوجه إلى النمسا للتعرف على مشروع بحث أوروبي يلجأ إلى تقليد الطبيعة لتحقيق ابتكارات أفضل. في لينز، السحالي تحتل موضع اهتمامهم لأن جلدها يتمتع بخصائص استثنائية لنقل السوائل.
أصلا في المناطق الصحراوية في أمريكا الشمالية، هذه السحالي تحتاج لقطرة ماء من أجل البقاء. الطبيعة تسمح لها بجمع قطرات الندى أو المطر الساقط على ظهورها. آلية تعود بالفائدة على هؤلاء الباحثين.
"السحالي التي ندرسها هنا لها بنية مجهرية على الجلد تسمح لها بانتقال السائل بسرعة كبيرة بين الحراشف. تحت هذه الحراشف، هناك نظام شُعيري، نظام قنوي، ينقل السائل بسرعة كبيرة نحو رأس السحالي، من بعد بامكانها امتصاص السائل وشربه من نظام قنواتها ولغاية زوايا الفم "، يقول فلوريان هيسين، باحث في علم الأحياء، جامعة يوهانس كبلر، لينز.
بنية مجهرية لتدوير السوائل
بالإضافة إلى السحالي، يهتم الباحثون أيضًا ببق الفراش في أمريكا الجنوبية. تم استخدام المجهر الإلكتروني لعرض نموذج ثلاثي الأبعاد لجلد الحشرة بمقياس متناهي الصغر.
"اكتشفنا أن هذه الحشرات لديها هياكل مجهرية اصغر هي المسؤولة عن نقل الإفرازات الدفاعية في اتجاه معين من الجسم. هنا، توجد الغدد التي تفرز السوائل الدفاعية التي تنتقل من بعد عبر الهياكل المجهرية لغاية مرفق الجناح هنا، حيث تتبخر وتنشر رائحة كريهة كطريقة للدفاع عن نفسها من الحيوانات المفترسة المحتملة "، يقول فلوريان هيسين، باحث في الأحياء، جامعة يوهانس كبلر، لينز.
ليزر عالي الدقة
في كريت، بالقرب من هيراكليون، يشارك معهد Forth في هذا المشروع الأوروبي أيضا. هؤلاء الباحثون المتخصصون بتقنيات الليزر يريدون إعادة إنتاج ما قام به علماء الأحياء من المواد الاصطناعية. انهم يستخدمون ليزرات بنبضة قصيرة يمكن أن تعمل على نطاق صغير للغاية.
هياكل نانوية ثلاثية الأبعاد
" حين تتعرض المادة إلى أشعة الليزر، هذا يفرض عليها أن تغير هيكلها. بامكانك عمل هياكل ثلاثية الأبعاد . حجمها من ميكرونات عدة، تخيل أن شعرك هو 100 ميكرون، تصل إلى بضعة أعشار من النانومتر "، يقول ايفانجيلوس سكول، مهندس بصري يعمل في المشروع.
"يمكنك أن ترى هنا منطقة تم تنظيمها في بعض الأماكن مع هياكل محددة، تحب الماء أو لا تحبه. هذا المزيج من الأنماط يمكن أن يدفع السائل باتجاه معين بأعلى كفاءة ممكنة"، يقول إيمانويل ستراتاكيس، منسق المشروع.
تطبيقات على المكونات الميكروميكانيكية
هناك اختبارات على الفولاذ. من بين التطبيقات المتوخاة، تصنيع أجزاء ميكانيكية صغيرة مُبتكرة، سيتم تقليل احتكاكها وتآكلها.
" لو كانت لدينا مكونات ميكانيكية صغيرة، لتمكنا من الحصول على سطحين متلاصقين مع بعضهما البعض بزيوت التشحيم، بذلك نقلل الاحتكاك بين هذه الأسطح بإضافة سطح هيكلي بهندسة محددة"، يضيف ، يقول منسق ومدير المشروع إيمانويل ستراتاكيس.
ويجري النظر في سبل أخرى للبحث في هذه المحاكاة الحيوية، من جمع المياه في حالة الجفاف لغاية التطبيقات في قطاع الطب الحيوي.