تقنية النانو في الطبيعة: اللؤلؤ

إن الطبيعة تعتبر المصدر الأول لإلهام المخترعين و العلماء. فدائما ما ينظر هؤلاء إلى مواد موجودة بالطبيعة ثم يقوموا بتحليلها و تقليدها في صناعتهم. إن هذا التقليد شائع جدا إلى درجة أن العلماء أعطوه اسما “بيوميمكري” أي التقليد الحيوي.

اللؤلؤ هو أحد هذه المواد. يتم استخراج اللؤلؤ من المحار في قيعان البحر. يمتازاللؤلؤ بقوته و صلابته بالإضافة إلى ارتفاع مقاومته في الكسر.

لطالما وجد العلماء هذا الأمر غريبا حيث، عند دراسة اللؤلؤ في الماضي، وجد العلماء بأنه مكون من 95% كربونات الكالسيوم و 5% من بوليمارات حيوية مرنة. تعتبر هذه المواد هشة جدا، مما يناقض القوة و الصلابة التي يمتلكهما اللؤلؤ.

و لكن، و بسبب تقدم التكنولوجيا، استطاع العلماء أخير بالنظر إلى اللؤلؤ تحت المجهر لاكتشاف هيكل اللؤلؤة. وجدوا بأن هذه المواد مرتبة على شكل الطابوق و الملاط الذي يستخدم في البناء كما هو موضح في الصورة.

تمثل كل “طابوقة” كربونات الكالسبوم حجمها يصل إلى آلاف النانوميترات فقط.أما الـ5% من البوليمرات الحيوية فهي تعمل كالملاط الذي يربط بين الطوابيق و يعود حجم هذه البوليمرات إلى النانوميترات أيضا.

لذلك، مع اكتشاف العلماء لهذا، يمكنهم تقليد هذا الهيكل باستخدام مواد أخرى أقوى من كربونات الكالسيوم و البوليمرات الحيوية لإنتاج مواد قوية و خفيفة في آن واحد.




المصادر:

(1) Butler, R. (2005). Biomimicry Employed by MIT Nanotechnology Researchers. [online] Mongabay Environmental News. Available at: https://news.mongabay.com/2005/09/biomimicry-employed-by-mit-nanotechnology-researchers/ [Accessed 21 Jun. 2019].

(2) HITS gGmbH. (2014). Mechanical properties of Nacre – HITS gGmbH. [online] Available at: https://www.h-its.org/projects/mechanical-properties-of-nacre/ [Accessed 21 Jun. 2019].

(3) Steele, B. (2015). Materials scientists learn how mother of pearl is made | Cornell Chronicle. [online] Cornell Chronicle. Available at: https://news.cornell.edu/stories/2015/12/materials-scientists-learn-how-mother-pearl-made [Accessed 21 Jun. 2019].