جنرال لواء

يمكن أن تساعدنا إستراتيجية التمويه لهذه الحشرة في بناء جهاز إخفاء


يمكن للجسيمات الدقيقة التي تتعرق بسبب حشرات نطاط الأوراق أن توفر للعلماء والمهندسين إجابة لإنتاج جهاز إخفاء. على الأقل هذا ما يعتقده فريق من المهندسين في جامعة ولاية بنسلفانيا.

تفرز الحشرة الجسيمات الدقيقة التي تسمى البروشوسومات للحفاظ على جناحيها في الظروف الرطبة. تعتبر البروكوسومات كارهة للماء ، وبالتالي تحافظ على جفاف أجنحتها الرقيقة عن طريق صد الماء.

كما أن لديهم أيضًا تأثيرًا جانبيًا مفيدًا لتوفير التمويه للمخلوقات الصغيرة من الحيوانات المفترسة ، كما اتضح.

تتضاعف الإفرازات كتمويه

وجد الفريق أن البروشوزومات المُفرزة تبدو وكأنها تغير الأطوال الموجية للضوء بما يكفي لتعمل كجهاز إخفاء بيولوجي.

لقد عرف العلماء منذ فترة طويلة أن نطاطات الأوراق تقذف هذه الجسيمات الدقيقة وتمسحها على أجنحتها. لكن ما لم يكن مفهوماً من قبل هو أن الإفرازات تسمح لقواطع الأوراق وبيضها بالاندماج مع خلفياتهم. هذا جعل البالغين والبيض غير مرئيين عمليا لحيواناتهم المفترسة ، مثل خنفساء الدعسوقة.

يبدو أن سر الجسيمات الدقيقة هو هيكلها المادي. كل كرة قدم مثل الحبيبات الدقيقة مغطاة بمسافات بادئة نانوية ، هذه المسافات البادئة هي فقط الحجم المناسب لامتصاص الضوء ، على الأقل في نطاق معين من الطيف.

سيواصل الفريق محاولة إنشائها بشكل مصطنع.

يوضح تاك سينج وونج من ولاية بنسلفانيا في بيان: "كنا نعلم أن جسيماتنا الاصطناعية قد تكون مثيرة للاهتمام بصريًا بسبب بنيتها". وهو أستاذ مساعد في الهندسة الميكانيكية Wormely Family Early Care أستاذ في الهندسة في ولاية بنسلفانيا.

"لم نكن نعرف ، حتى طرحها الباحث السابق لما بعد الدكتوراة والمؤلف الرئيسي للدراسة Shikuan Yang في اجتماع جماعي ، أن نطاط الأوراق صنع هذه الطلاءات غير اللاصقة ذات الهيكل الطبيعي المشابه جدًا للطلاء الاصطناعي. لنتساءل كيف استخدم نطاط الأوراق هذه الجسيمات في الطبيعة ".

الحفر هي السر

تم العثور على حفر الجسيمات لتكون قريبة جدا من الطول الموجي للضوء. سمحت هذه الحفر للجسيمات بامتصاص الضوء والسماح للحشرات بأن تصبح غير مرئية تقريبًا. تعمل الجسيمات بفعالية مثل مادة خارقة ، وهي نوع المواد المستخدمة في أجهزة الإخفاء.

قال وونغ: "المشكلة هي أنه في الميدان ، تنتج نطاطات الأوراق القليل جدًا من هذا المنتج ، ومن الصعب جدًا جمعها." "لكننا قد أنتجنا بالفعل كميات كبيرة من هذه الهياكل في المختبر ، بما يكفي لوضعها داخل آلة للنظر في خصائصهم البصرية ".

ذهب فريق البحث لنشر دراسة تحاول تجميع الإفرازات في Nature Communications. تمكن فريق المهندسين من تصميم مادة اصطناعية تحاكي خصائص بروشوزومات نطاط الأوراق. للقيام بذلك ، طوروا عملية من خمس خطوات تضمنت شيئًا يسمى الترسيب الكهروكيميائي.

واصل الفريق اختبار البروشوزومات الاصطناعية من خلال وضعها على الأوراق ومراقبتها برؤية محاكاة للحشرات. ومن المثير للاهتمام أن الجزيئات الاصطناعية استحوذت على حوالي 99٪ من الضوء عبر الطيف من الأشعة فوق البنفسجية إلى الأشعة تحت الحمراء القريبة. تمتزج بشكل فعال في الخلفية.

بالطبع ، التمويه ليس نادرًا في الطبيعة ، ولكن هناك أمثلة قليلة جدًا من الطلاءات الطبيعية المضادة للانعكاس مثل هذه. ومع ذلك ، فإن عيون العثة استثناء ملحوظ. تحتوي عيون العثة على هياكل نانوية مضادة للانعكاس تمنع الضوء من الانعكاس عليها في الليل. هذا يساعدهم على "الاختباء" في الليل من الحيوانات المفترسة الليلية.

الأدوات المناسبة للوظيفة

يجب أن تكون عملية التركيب قابلة للتوسيع. علاوة على ذلك ، يمكن تصنيع الكتيبات التركيبية ، نظريًا ، من مواد مختلفة مختلفة. يمكن أن يشمل ذلك معادن مثل الذهب أو الفضة إلى مركبات مثل أكسيد المنغنيز. يعتقد الباحثون أن كل مادة سيكون لها غرضها وتطبيقاتها الخاصة إلى جانب أجهزة الحجب.

"على سبيل المثال ، يعتبر أكسيد المنغنيز مادة شائعة جدًا تُستخدم في المكثفات الفائقة والبطاريات. نظرًا لمساحة سطحها العالية ، يمكن لهذا الجسيم أن يصنع قطب بطارية جيدًا ويسمح بحدوث معدل أعلى من التفاعل الكيميائي" ، أوضح تاك سينج وونغ .

وتشمل الاستخدامات الأخرى التي اقترحها الفريق طلاء مضاد للانعكاس لأجهزة الاستشعار أو الكاميرات. قد يكون مفيدًا بشكل خاص في التلسكوبات. ستستفيد هذه الأجهزة من انعكاس الضوء المنخفض الذي يؤثر على نسبة الإشارة إلى الضوضاء. يمكن أن يكون لها أيضًا تطبيقات في الخلايا الشمسية لزيادة التقاط الضوء بأطوال موجية وزوايا مختلفة.

يوضح وونغ أن هذه "دراسة أساسية". "في المستقبل ، قد نحاول تمديد الهيكل إلى أطوال موجية أطول. إذا جعلنا الهيكل أكبر قليلاً ، فهل يمكنه امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية الأطول مثل الأشعة تحت الحمراء المتوسطة وفتح المزيد من التطبيقات في الاستشعار وجمع الطاقة؟"

هل يمكن استخدامها لصنع جهاز إخفاء؟

كما اتضح أن الجسيمات هي نتاج رقصة لا نهاية لها من المفترس والفريسة في الطبيعة. ومما يثير الإعجاب بخصائص هذه الجسيمات الدقيقة أنها "مضبوطة" على العلاقة الحميمة بين نطاط الأوراق والحيوانات المفترسة. خاصة الطريقة المحددة التي يمكن أن ترى بها خنفساء الدعسوقة.

من غير المحتمل أن يأتي أي جهاز إخفاء عملي يناسب الجميع مباشرة من عمل الفريق ولكنه وسيلة مثيرة للاهتمام لاستكشافها. يمكن أن ينتج عن هيكل هذه المواد الخارقة الطبيعية والمزيد من التجارب في تركيبها شيئًا مثيرًا للاهتمام في المستقبل.

في الوقت الحالي ، سنحتاج إلى الاكتفاء بتطبيقاتهم المحتملة في التكنولوجيا الحالية. خاصة تلك التي تحتاج إلى حلول لتقليل انعكاس الضوء. قد يكون لتطبيقاتهم المحتملة في صناعة الطاقة الشمسية "بعض الأرجل" كما يقولون.

مهما كانت التطبيقات العملية لهذا الاكتشاف ، فلن يخبرنا إلا المستقبل. لكن محاكاة الطبيعة مثل هذه قد تكون وسيلة مثيرة للاهتمام للاستكشاف مع ذلك. من يدري ، قد يؤدي ذلك يومًا ما إلى جهاز إخفاء حقيقي مستوحى من الحياة البيولوجية.


شاهد الفيديو: Primitive Culture: Amazing Man Find and Cooking Coconut Worms (سبتمبر 2021).