Nowy nanobiokompozyt inspirowany motylami

motyl

Człowiek od wieków starał się naśladować matkę naturę z gorszym lub lepszym skutkiem. Wzorując się na przyrodzie, człowiek wyodrębnił dziedzinę nauki zwaną biomimetyką zajmującą się adaptacją w technice zasad działania organizmów. Według naukowców zajmujących się bioniką, do tej pory potrafimy naśladować jedynie 10% rozwiązań jakie możemy zaobserwować w naturze.

Przykłady inspiracji ze świata przyrody:
– jednym z najbardziej znanych przykładów jest wynalezienie rzepów syntetycznych kiedy to szwajcar George de Mestral czyścił po spacerze swojego psa z łopianu
– ultradźwięki imitujące głos nietoperzy są stosowane w medycynie
hydrofobowe powierzchnie zainspirowane liściem lotosu

Skrzydła owadów a zwłaszcza motyli są najbardziej charakterystycznym elementem budowy ich ciała. Zbudowane są z bardzo cienkiej błony rozpiętej pomiędzy sztywnymi żyłkami. Skrzydła motyli są pokryte dachówkowo ułożonymi nanoblaszkami zawierającymi pigmenty. Składają się z wielu unikalnych i skomplikowanych nano/mikrostruktur, które obecnie są poza możliwościami jakiejkolwiek technologii aby można było je z powodzeniem sztucznie odtworzyć. W szczególności motyle z gatunku Morpho są pod względem atrakcyjne, gdyż matka natura wyposażyła ich wielofunkcyjne skrzydła w bardzo złożone struktury. W przypadku tropikalnych motyli jak z gatunku Morpho menelaus, jaskrawo-niebieska barwa z metalicznym połyskiem powstaje w wyniku tzw. opalizacji czyli dyfrakcji oraz interferencji światła na powierzchni nanołusek. Motyl ten żyje w lasach deszczowych Południowej Ameryki, zatem można go spotkać głównie w Brazylii i Wenezueli a rozpiętość skrzydeł owada wynosi od 13 – 14 cm.

Na fotografii wyraźnie widoczne nanoblaszki z których zbudowane są skrzydła motyla

Na fotografii wyraźnie widoczne nanoblaszki z których zbudowane są skrzydła motyla

Morpho podczas lotu w deszczu utrzymuję czystość oraz suchość skrzydeł ze względu na ich własności hydrofobowe, a jednocześnie usuwane krople deszczu czyszczą skrzydła z kurzu i innych zabrudzeń. Charakterystyczna budowa skrzydeł tego motyla sprzyja kierunkowej adhezji kropel wody z powierzchni skrzydeł dlatego też Morpho jest zawsze suchy. Wszystko dzięki nanoblaszkom z których zbudowanych jest tysiące mikroblaszek pokrytych cienką warstwą wosku, co nie stanowi żadnego oporu dla ruchu kropel.

Wykorzystując niesamowite własności skrzydeł motyla Morpho, naukowcy opracowali nowy obiecujący nanobiokompozyt dla przenośnych urządzeń elektronicznych, sensorów świetlnych wysokiej czułości a także baterii. Eiijro Miyako oraz jego współpracownicy tłumaczą że odtworzenie budowy skrzydeł morpho jest obecnie poza zasięgiem znanej ludzkości technologii. Nie dość że są lekkie, cienkie i elastyczne to na dodatek pochłaniają energię słoneczną, błyskawicznie pozbywają się wody oraz czyszczą się samoistnie. Grupa pod kierownictwem Miyako zastosowała nanorurki węglowe ze względu na ich własności elektryczne, mechaniczne, optyczne oraz termiczne, w celu połączenia ich wraz z elementami skrzydeł motyla tworząc nowy materiał hybrydowy. Naukowcy w czasopiśmie ACS Nano opisali sposób w jaki wzrastają nanorurki węglowe ułożone prostopadle do fragmentu skrzydła, otrzymując w efekcie końcowym nowoczesny materiał aktywowany światłem lasera. W rezultacie materiał ten ogrzewa się szybciej niż każdy z komponentów osobno, wykazuje wysokie przewodnictwo elektryczne oraz posiada zdolność do kopiowania DNA na powierzchni bez jego absorpcji. “Nasze badania potwierdzają istotnie olbrzymi postęp jaki dokonał się i wciąż się dokonuje w kierunku rozwoju inteligentnych nanobiomateriałów do różnych zastosowań takich jak cyfrowej diagnostyki, przenośnych urządzeń elektronicznych, fotosensorów oraz ogniw fotowoltaicznych” – powiedzieli badacze.

Źródła:
[1] Eijiro Miyako, Takushi Sugino, Toshiya Okazaki, Alberto Bianco, Masako Yudasaka, Sumio Iijima. Self-Assembled Carbon Nanotube Honeycomb Networks Using a Butterfly Wing Template as a Multifunctional Nanobiohybrid. ACS Nano, 2013; : 130822123850000 DOI:10.1021/nn403083v
[2] blue morpho by muffinman71xx, flickr.com, CC by 2.0
[3] the blue wing by Adrian Castillo Rivera, flickr.com, CC by 2.0
[4] http://pl.wikipedia.org/wiki/Morpho_menelaus | 29.08.2013
[5] http://www.nanonet.pl/index.php?Itemid=65&id=93&option=com_content&task=view |29.08.2013

Dodaj pierwszy komentarz

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *