تولید سطوح لغزنده جدید با الهام از یک گیاه حشره‌خوار

محققان آمریکایی با الهام از یک گیاه گوشتخوار استوایی سطوحی ساخته‌اند که بسیار لغزنده بوده و همه چیز از جمله آب، روغن، خون، یخ، مربا و حتی مورچه‌ها روی آن لیز می‌خورند. از این نوع سطوح می‌توان در ساخت پنجره‌های خودتمیزشونده و لوله‌هایی که مایعات را منتقل می‌کنند، بهره برد.

محققان آمریکایی با الهام از یک گیاه گوشتخوار استوایی سطوحی ساخته‌اند که بسیار
لغزنده بوده و همه چیز از جمله آب، روغن، خون، یخ، مربا و حتی مورچه‌ها روی آن لیز
می‌خورند. از این نوع سطوح می‌توان در ساخت پنجره‌های خودتمیزشونده و لوله‌هایی که
مایعات را منتقل می‌کنند، بهره برد.

 

تاکنون دانشمندان برای ساخت سطوح لغزنده از برگ‌های نیلوفر آبی الهام می‌گرفتند.
سطح برگ‌های این گیاه از برجستگی‌های میکرومقیاسی پوشیده شده است که دارای روکشی
آبگریز از جنس واکس هستند. بدین ترتیب لایه‌ای از هوا میان این برجستگی‌ها گیر می‌افتد.
در نتیجه قطرات آب که روی این برگ ها می‌افتند، پخش نشده و قطرات منفردی را تشکیل
می‌دهند که به‌راحتی از روی برگ جدا می‌شود. دلیل این پدیده وجود هوا در کانال‌های
میان این برجستگی‌هاست که مانع از انتشار آب در این حفرات شده و قطرات آب روی سطح
این برجستگی‌ها باقی می‌مانند.

گروه‌های تحقیقاتی زیادی سطوح سنتزی مشابه این برگ‌ها را تولید کرده‌اند، اما مشکل
این است که این سطوح تنها برای آب یا سیالاتی مثل آب که کشش سطحی بالایی دارند،
کاراست.

گیاه حشره‌خوار Nepenthes که در آسیای جنوب شرقی یافت می‌شود، راهکار متفاوتی را به‌کار
می‌گیرد. روی برگ‌های این گیاه نیز برجستگی‌های نانومقیاس وجود دارند، اما به‌جای
اینکه بین این برجستگی‌ها هوا به‌دام افتاده باشد، لایه‌ای از یک شهد مایع حضور
دارد. اثر ایجاد شده تقریباً یکسان است، با این تفاوت که این اثر محدود به آب نیست.
هر حشره‌ای که روی برگ های این گیاه بنشیند، به سرعت لیز خورده و درون ساختار کوزه‌مانندی
که برای این کار طراحی شده است، سقوط می‌کند.

گروهی از شیمی‌دان‌های آمریکایی به‌رهبری جوآنا آیزنبرگ در دانشگاه هاروارد در
کمبریج برای اولین بار توانسته‌اند سطوح سنتزی مشابه برگ‌های این گیاه گوشتخوار را
تولید کنند. این سطوح به‌نام «سطوح حفره‌ای لغزنده حاوی مایع» یا SLIPs نامیده شده‌اند.
 
این ساختارهای پلاسمونیک در سطح یک منشور مجتمع می‌شوند.

آیزنبرگ و همکارانش دو ماده نانوساختار (آرایه‌ای از نانومیله‌های آبگریز 300
نانومتری و شبکه‌ای از نانوالیاف پوشیده شده با تفلون) را برداشته و آنها را در یک
مایع غنی از فلوئور خیساندند. بدین ترتیب لایه‌ای از این مایع میان این
نانوساختارها شکل می‌گیرد. این لایه نه تنها از جریان یافتن آب میان این
نانوساختارها جلوگیری می‌کند، بلکه می‌تواند همین عملکرد را روی مایعات با کشش سطحی
کم نیز داشته باشد (همانند روغن و خون). تمام این مایعات زمانی که این سطح زاویه 5
درجه به خود می‌گیرد، از روی سطح لغزیده و جدا می‌شوند.

جزئیات این کار در مجله Nature منتشر شده است.