در طبیعت مثال‌های زیادی وجود دارد که نشان از طراحی بسیاری از سازوکارهای زیستی با فناوری نانو دارد. در اعماق دریاها و اقیانوس‌ها نمونه‌های شگفت‌انگیزی از اثر این فناوری یافت می‌شود.

به گزارش مرکز ارتباطات و اطلاع رسانی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، در اعماق دریاها و اقیانوسها نمونه‌های شگفت انگیزی از اثر فناوری نانو دیده می‌شود. زیست‌شناسان نوعی باکتری به نام «مگنتوتاکتوم» را شناسایی کرده‌اند که تنها در عمق خاصی از آب یا گل و الی کف آن رشد می‌کند.

در قسمت‌های بالاتر از این عمق، مقدار اکسیژن آب از مقدار موردنیاز برای حیات این باکتری بیشتر و در قسمت‌های عمیق‌تر، این مقدار کمتر از حد مورد نیاز است. خلقت این باکتری به گونه‌ای است که اگر در قسمت‌های بالاتر و پایین‌تر از عمق موردنیاز قرار بگیرد، می‌تواند شنا کند و به آن سطح بازگردد.

درون بدن این نوع باکتری‌ها، زنجیرهای از بلورهای مغناطیسی )در حدود 20 بلور ( وجود دارد که هرکدام اندازه‌ای در حدود 35 تا 120 نانومتر دارند. این بلورها در کنار یکدیگر یک قطب‌نما را تشکیل می‌دهند که به باکتری این امکان را می‌دهد تا با قرار گرفتن در امتداد میدان مغناطیسی زمین، مطابق با آن حرکت کند و به مقصد مورد نظرش برسد.

اندازه نانوذرات مغناطیسی تا حد زیادی در خواص آنها نقش دارد. امروزه برای ذخیره اطلاعات روی لوح سخت از راهکار این باکتری‌ها استفاده می‌شود و نانوبلورهای مغناطیسی با اندازه مناسب) برای پایدار نگه‌داشتن خواص مغناطیسی و همچنین کارایی بالا(تولید می‌شود که در ذخیره‌سازی اطلاعات کاربردهای فراوانی دارد.

اسفنج «سبد گل ونوس»

اسفنج سبد گل ونوس در اعماق آب دریاها و اقیانوس‌ها زندگی می‌کند. این اسفنج اسکلتی سیلندری شیشه‌ای دارد که مبنای توجه و مطالعات خاص در مبحث انتقال نور قرار گرفته است. بدن این جانور به طور کامل از سیلیس تشکیل شده است. 

این اسفنج اسید سیلیکیک آب دریا را به سیلیس تبدیل می‌کند و از آن برای ساخت اسکلت فیبرهای شیشه‌ای استفاده می‌کند. این اسفنج به کمک فیبرهای شیشه‌ای به بلندی 5 تا 20 سانتیمتر و ضخامتی در حد موی انسان به کف دریا و اقیانوس متصل می‌شود.  در روند تولید فعلی فیبرهای نوری از دمای بالا استفاده می‌شود. 

روش مورد استفاده توسط این اسفنج برای تولید نانوساختارهای فیبر نوری مورد بررسی محققان قرار گرفته است تا با بهره‌گیری از آن بتوان سلول‌های خورشیدی کارآمد و کم‌هزینه تولید کرد.

پوشش سخت صدف دریایی

صدف‌های دریایــی از جمله موجوداتــی هستند که در اعماق دریا رشد می‌کنند. این موجودات، غذای اصلی سمورهای دریایی را تأمین می‌کنند. اما، به سبب پوشش سختی که دارند، دسترسی به آنها برای سمورها سخت است. چه چیز باعث سختی فوق‌العاده پوشش صدف‌های دریایی شده است؟ 

ماده اصلی تشکیل‌دهنده صدف‌ها، کربنات کلسیم است. کربنات کلسیم همان پودر نرمی است که گچ تخته را از آن می‌سازند. راز سختی صدف در شکل، اندازه و چیدمان بلورهای کربنات کلسیم است که گچ نرم را تبدیل به صدف سخت می‌کند.  

صدف، دارای کربنات کلسیم سه لایه است که روی هم قرار گرفته‌اند. لایه‌ی درونی از اهمیت خاصی برخوردار است. اگر تصویر این لایه را با میکروسکوپ‌های پیشرفته‌ی مورد استفاده در فناوری نانو بنگرید، با بلورهای نانومتری از کربنات کلسیم مواجه خواهید شد که به طور منظم کنار یکدیگر چیده شده‌اند. امروزه دانشمندان با کمک تصاویر به دست آمده توسط این میکروسکوپ‌ها و با توجه به اهمیت و نقش چیدمان مولکولی در ایجاد خواص متمایز مواد، راز سختی صدف‌ها را در اندازه و چینش منظم بلورها در کنار یکدیگر می‌دانند.

افزایش سرعت حرکت کوسه‌ها

کوسه‌ها شکارچیان پنهان اقیانوس‌ها هستند. آنها برای رسیدن به شکار باید بتوانند با وجود جثه بزرگشان به‌سرعت حرکت کنند. بررسی پوشش بدن کوسه‌ها نشان داده است کاهش اغتشاش در کانال‌های میکرومتری پولک کوسه‌ها با خطوط پست و بلند نانومتری باعث افزایش سرعت عمل آنها می‌شود. 

لباس شناگران المپیک هم با الهام از همین شیارهای نانومتری ساخته شده است. این لباس باعث افزایش کارایی و رکورد شناگران شده است. همچنین نانوشیارهای روی پای آبدزدک نیز باعث حرکت راحت این حشره روی آب می‌شود.

پوسته‌ی ملون مرواریدها و صدف‌ها

ساختارهای چندلایه با ضخامت‌های لایه‌ای نانومتری، باعث انعکاس نور در سطح و ایجاد لایه از رنگ‌های براق و درخشنده می‌شوند. مرواریدها، صدف‌ها و سنگ‌های زینتی مانند اپ جمله ساختارهای طبیعی هستند که به دلیل داشتن این ویژگی، زیبایی منحصربه‌فردی در رنگ دارند. 

این ساختارهای سنگی و زیستی الهام‌بخش محققین برای ساخت رنگ‌های درخشنده با نام رنگ‌های صدفی شده‌اند. روش‌های خودآرایی، کنار هم قراردادن نانوذرات کروی و یا لایه نشانی از جمله روش‌های تولید این گونه رنگ‌ها هستند.

پایان پیام/29