الهام از نحوه ی استتار یک حشره برای ساخت یک شنل نامرئی کننده
میکروذراتی که حشرات زنجرک (leafhopper) به صورت عرق از بدن خود خارج می کنند نه تنها آب را از بال های این حشرات دفع می کند، بلکه می تواند طول موج های نور را نیز تغییر دهد، و این موضوع باعث شده است که دانشمندان مجددا به فکر تحقق بخشیدن به رویای بسیار قدیمی ساخت شنل نامرئی کننده بیفتند.
گویا آی تی – کلید اصلی اختراع یک شنل با این مشخصات، یافتن روشی برای جذب نور است، به شکلی که اشیاءِ به نمایش گذاشته شده را در خود پنهان کند، و این دقیقا همان کاری است که زنجرک ها برای استتار خود در برابر دشمنان انجام می دهند.
دانشمندانی از دانشگاه ایالت پنسیلوانیا موفق به ساخت ترکیباتی شده اند که از این نانوذرات مورد استفاده ی زنجرک ها تقلید می کند و از حفراتی در مقیاس نانو برای جذب نور از تمامی جهت ها و محدوده ی گسترده ای از فرکانس ها استفاده می کند.
این ماده باعث می شود که ما درک بهتری از نقش موثر نانوذرات زنجرک ها (که Brochosome نامیده می شوند) در استتار این حشرات داشته باشیم و در نهایت بتوانیم از این شیوه برای مخفی کردن هر چیز دیگری استفاده کنیم.
تاک-سینگ ونگ، یکی از اعضای تیم تحقیقاتی می گوید: “ما می دانیم که ذرات ترکیبی ساخته شده به دلیل ساختار ویژه ای که دارند، می توانند از جنبه ی نورشناسی خصوصیات جالبی داشته باشند.”
“ما از این موضوع اطلاعی نداشتیم، تا آنکه شیکوآن یانگ که نویسنده ی اصلی این مطالعه نیز هست، در یک جلسه ی گروهی بیان کرد که زنجرک ها نوعی روکش غیر چسبنده برای خود می سازند که ساختار طبیعی آن بسیار شبیه به مواد ترکیبی ما است.”
“این موضوع باعث شد که ما در مورد نحوه ی استفاده ی این ذرات از سوی زنجرک ها در طبیعت کنجکاو شده و در مورد آن تحقیق کنیم.”
Brochosome ها در حقیقت چیزی شبیه به توپ های فوتبال بسیار ریز هستند، اما تاکنون دانشمندان در تلاش بودند که این ذرات را با مواد مصنوعی بسازند.
با استفاده از یک فرآیند پیچیده ی الکتروشیمیایی پنج مرحله ای، دانشمندان توانسته اند ذرات مشابهی را در سطح نانو بسازند که قابلیت جذب نور را تا حدود ۹۹ درصد دارند– این نور جذب شده شامل طیف های مختلف است و از فرابنفش تا نور مرئی و نزدیک به مادون قرمز را در بر می گیرد.
البته صفر شدن بازتاب نور به معنای آن است که برای فردی که از بیرون به این ماده نگاه می کند، چیزی برای دیده شدن وجود ندارد.
مطالعه ی دقیق این بروچوسام های ساخته شده به دست انسان اطلاعات بیشتری را در مورد چگونگی استتار و ناپدید شدن زنجرک ها در اختیار ما گذاشته است، زیرا بسیاری از شکارچیان این حشره مانند بسیاری از حشرات و پرندگان دیگر، دنیا را از دریچه ی نور مرئی و فرابنفش نگاه می کنند.
زمانی که این ترکیب ساخته شده روی برگ ها قرار داده شد و (با استفاده از یک طیف محدود بینایی) از دیدگاه یک کفشدوزک به آن نگاه شد، رنگ های مرئی برگ ها و نانو ذرات تطبیق بسیار نزدیکی با یکدیگر داشتند.
در حالی که توانایی ساخت یک شنل نامرئی کننده از مواد ساخته شده در حال حاضر دستاوردی دور دست به نظر می رسد – در واقع به عقیده ی برخی از فیزیکدانان این کار غیر ممکن است – اما محققان این پروژه فکر می کنند که یافته های آن ها در ارتباط با زنجرک قابلیت پیاده سازی در مقیاس بزرگتر را دارند و در نهایت می توان از آن در مواد مختلف استفاده کرد.
ونگ می گوید:”مواد مختلف کاربردهای خاص خود را دارند. برای مثال منگنز اکسید ماده ی بسیار معروفی است که در ابرخازن ها و باتری ها مورد استفاده قرار می گیرد. به دلیل بالا بودن مساحت سطحی، این ماده می تواند الکترود خوبی برای باتری ها باشد و افزایش سرعت واکنش شیمیایی را رقم بزند.”
به عنوان یک روکش ضد بازتاب این ماده می تواند به سنسورها و دوربین ها کمک کند تا نسبت سیگنال به نویز را کاهش دهند و توانایی های تلسکوپ ها برای مشاهده ی اعماق فضا را بهبود ببخشند و حتی به ما کمک کنند تا نور را به شکلی کارامدتر در پانل های خورشیدی دریافت کنیم.
در تمامی این موارد، سرعت بالای جذب انرژی و نور بسیار مهم و حیاتی است.
به نظر می رسد که هنوز باید مدتی طولانی را بدون شنل نامزئی کننده سر کنیم، اما این مطالعه شاخه های متعددی را برای تحقیقات بیشتر باز کرده است و تیم تحقیقاتی امیدوار است که بتواند این ماده را طوری تغییر دهد تا طول موج های بلندتر را نیز پوشش دهند.
ونگ می پرسد:”اگر ما ساختار این ذرات را اندکی بزرگتر کنیم، آیا توانایی جذب طول موج های بلندتر الکترومغناطیسی نظیر امواج متوسط مادون قرمز را خواهند داشت و آیا این ذرات می توانند در ساخت حسگرها و استفاده از انرژی کاربردهای بیشتری برای ما داشته باشند؟”
