تقلید عنکبوتی

0
18
عنکبوت

درس‌های طبیعت برای دانشمندان

حتما همه شما که ساکن مونترال هستید در فصل تابستان با تعداد زیادی عنکبوت در گوشه‌گوشه خانه مخصوصا سقف مواجه شده‌اید و احتمالا با جارو یا هر وسیله دیگری به جان تارهای بلند و کوتاه این حشرات افتاده‌اید. عنکبوت‌ها در خانه کوچک من هم فرمانروایی می‌کنند. چند شب قبل از پشت پنجره اتاقم شاهد لحظات نفس‌گیر نزاع دو عنکبوت روی تار باریک و نازکی بودم که بر سر یک حشره بخت‌برگشته رخ داده بود. دو عنکبوت با سرعت روی تارهای ظریف بالا و پایین می‌رفتند و با استفاده از تارهای بلندتر از این طرف به آن طرف خودشان را پرتاب می‌کردند. صحنه‌های جذاب و در عین حال ترسناکی بود. حشره نگون‌بخت به شدت تلاش می‌کرد تا از این دام نجات پیدا کند و تقلای شدید او، تور عنکبوت‌ها را حسابی به این‌طرف و آن‌طرف می‌کشید. دو عنکبوت گرسنه هم بی‌کار نبودند و بر سر تصاحب این لقمه چرب و نرم، حسابی درگیر بودند و این خود، شرایط را بدتر کرده بود اما تارهای عنکبوت بنای پاره شدن نداشتند. تار عنکبوت یکی از شاهکارهای خلقت است و دارای ویژگی‌های منحصربه‌فردی است که همیشه آن را برای دانشمندان جذاب می‌کند. همین موضوع منحصر‌به‌فرد بودن تارهای عنکبوت باعث شد تا نهایتا در آن شب پرحادثه، حشره بیچاره شام شب دو عنکبوت مهاجم شود.

خانه‌ای محقر اما مستحکم

تار عنکبوت از یک پروتئین رشته‌ای به نام فیبروئین ساخته شده است. این پروتئین سرشار از آمینواسیدهای آلانین و گلیسین، است و توسط غده زیر شکمی عنکبوت تولید می‌شود. تحقیقات جدید نشان داده است که تار عنکبوت از نانوبلورهای ریزی تشکیل شده است که علت اصلی ویژگی‌های تار عنکبوت نیز از همین نانوبلورها سرچشمه می‌گیرد.

تار عنکبوت تقریبا 9 برابر سخت از فولاد است. با وجود این، در مقایسه با فولاد، بسیار سبک و انعطاف‌پذیر و قدرت کشسانی آن 12 برابر پلاستیک است. از این رو برخی آن را فولاد زنده نامیده‌اند. این فولاد آن قدر محکم است که می‌توان از آن توری ساخت و با آن یک بوئینگ 747 را متوقف کرد و در عین حال، آن قدر سبک و انعطاف‌پذیر است که می‌توان از آن لباس تهیه کرد. بنابراین، کاربرد‌های آن در پزشکی و صنعت زیاد است .

به دلیل محکمی و در عین حال انعطاف‌پذیری، می‌توان از آن برای تهیه نخ جراحی، زردپی و رباط مصنوعی و دستکش‌های جراحی بهره برد. تار عنکبوت نقش ضدعفونی‌کننده و پانسمانی نیز دارد زیرا عنکبوت برای حفاظت تار پروتئینی خود در برابر باکتری و قارچ‌ها، تارش را به مواد ضدباکتری و ضدقارچ آغشته می‌کند. از این رو می‌توان از آن برای پانسمان زخم استفاده کرد.

به دلیل همین ویژگی‌های منحصربه‌فرد است که خانه محقر و کوچک عنکبوت، محققان را به حیرت انداخته و آن‌ها مدت‌ها است که برای ساخت تار عنکبوت مصنوعی در تلاش هستند.

گروهی از مهندسین معمار و شیمی دانان دانشگاه کمبریج در انگلستان، با همکاری یکدیگر توانسته‌اند یک سری فیبرهای با قابلیت انعطاف فوق‌العاده و بسیار محکم تولید کنند که کاملا از آب تهیه شده‌اند. این فیبرها در تولید الیاف نساجی، سنسورها و سایر مواد کاربرد دارند. این فیبرها، شبیه الیاف مینیاتوری هستند که می‌توانند انرژی بسیار زیادی را جذب کنند و قابل بازیافت هم هستند. بعلاوه این الیاف غیرسمی بوده و در دمای اتاق تولید می‌شوند.

درست است که گزارش محققان کمبریج جدید نیست و تا به حال و در طی سال‌های اخیر تلاش‌های زیادی از طرف دانشمندان برای بازسازی و تولید تار عنکبوت صورت گرفته است. ولی در روش جدید این گروه که به تازگی در بولتن خبری آکادمی ملی علوم به چاپ رسیده است، دو نکته خیلی مهم وجود دارد. اول اینکه انرژی زیادی برای تولید این الیاف مصرف نمی‌شود و دوم اینکه از مواد شیمیایی سمی برای تولید این الیاف هم برخلاف روش‌های قبلی خبری نیست.

داتشمندان دست به دامن عنکبوت می‌شوند

تقلید از طبیعت یکی از مهمترین راه‌های تولید مواد جدید در دنیای مدرن و علوم جدید مثل نانوتکنولوژی است. دکتر دارشیل شاه، از دانشکده معماری دانشگاه کمبریج بر این باور است که با تقلید کامل از تارهای عنکبوت می‌توان مواد بهتر و خارق‌العاده‌تری تولید کرد.

الیاف طراحی شده توسط او و همکارانش در دانشگاه کمبریج، از مواد صابونی شکلی به نام هیدروژل که 98‌درصد ساختار آن را آب تشکیل داده است تولید می‌شوند. 2‌درصد باقیمانده از ساختارهای الیاف جدید را سلولز و سیلیکا تشکیل داده‌اند که به طور طبیعی در تمام مواد دیده می‌شوند. تعاملات شیمیایی بین اجزای مختلف باعث می‌شود که فیبرهای بلندی از ژل به دست بیایند. قطر این فیبرها در حدود چند میلیاردیم متر است. بعد از حدود 30 ثانیه، آب موجود در این فیبرها تبخیر می‌شود و یک ماده با استحکام بالا و کشسانی فوق‌العاده حاصل می‌شود.

پرفسور شاه درباره این الیاف می‌گوید: درست است که الیاف تولیدی توسط گروه تحقیقاتی ما، مثل تارهای عنکبوت مستحکم نیستند ولی می‌توانند فشارهایی در حد 100 تا 150 مگاپاسکال را تحمل کنند که شبیه عملکرد تارعنکبوت است. این الیاف غیرسمی هستند و برای تولید آن‌ها انرژی اندکی موردنیاز است.

یوآچو وو، یک دانشجوی دکترای شیمی در دانشگاه کمبریج است که می‌گوید فیبرهای تولیدشده این گروه از جهت پیوندهای شیمیایی هم بسیار منحصربه‌فرد هستند. چند نوع نیروی شیمیایی متفاوت با یکدیگر که از لحاظ ماهیت با هم کاملا متفاوت هستند، این فیبرها را در کنار هم نگاه داشته‌اند. استحکام فیبرهای تولیدشده جدید حتی با استحکام تارهای مو و الیاف ابریشم برابری می‌کند.

علاوه‌بر استحکام این الیاف، آن‌ها دارای قدرت جذب بالای انرژی هستند. ویژگی که تا به حال در الیاف قبلی که تولید شده بودند مشاهده نشده بود. تار عنکبوت واقعی این قابلیت را دارد. حتی الیاف ابریشم طبیعی هم می‌توانند انرژی جذب کنند.

ویژگی‌های شیمیایی و ساختاری الیاف جدید توسط محققان شیمیست دانشکده شیمی و پلیمر دانشگاه کمبریج تحت بررسی است تا با استفاده از آن بتوانند مواد جدیدتر و با قابلیت‌های بالاتری تولید کنند.

bidotech banner

نظر بدهید

Please enter your comment!
Please enter your name here