یک تیم تحقیقاتی به رهبری دانشگاه میشیگان نشان دادند که پاپیون‌هایی در ابعاد میکرونی، که از نانوذرات مونتاژ شده ساخته شده، انواع مختلفی از شکل‌های مختلف پیچ و خم‌دار را تشکیل می‌دهد که دقیقاً قابل کنترل است. این فناوری راه را برای تولید آسان موادی که با نور پیچ خورده تعامل دارند، فراهم می‌کند و ابزارهای جدیدی برای بینایی ماشین و تولید داروها است.
ایجاد پاپیون‌های میکرونی با کاربردهای وسیع در صنعت
در حالی که زیست‌شناسی پر از ساختارهای پیچ خورده مانند DNA است، که به‌عنوان ساختارهای کایرال شناخته می‌شود، درجه پیچش محدودیت‌هایی دارد که عبور از این محدودیت‌ها منجر به شکستگی ساختار ماده می‌شود. اکنون محققان می‌توانند درجه پیچش این ساختارها را مهندسی کنند.
چنین موادی می‌تواند روبات‌ها را قادر به حرکت دقیق در محیط‌های پیچیده انسانی کنند. ساختارهای پیچ خورده اطلاعات را به شکل امواج نوری که از سطح منعکس می‌شوند، رمزگذاری می‌کنند. این فناوری از جنبه‌ای از نور استفاده می‌کند که انسان به سختی می‌تواند آن را حس کند، که به‌عنوان قطبش شناخته می‌شود. نانوساختارهای پیچ خورده ترجیحاً انواع خاصی از نور قطبی به صورت دایره‌ای را منعکس می‌کنند، شکلی که با حرکت در فضا پیچ می‌خورد. ربات‌ها می‌توانند علائمی را بخوانند که شبیه نقاط سفید برای چشم انسان است.
نیکولاس کوتوف از محققان این پروژه می‌گوید: «پیش از این، شبه‌سطوح کایرال با استفاده از تجهیزات چند میلیون دلاری با مشکل زیادی ساخته شده است. اکنون، این سطوح پیچیده با چندین کاربرد جذاب می‌توانند مانند یک عکس چاپ شوند.»
نانوساختارهای پیچ خورده همچنین ممکن است به ایجاد شرایط مناسب برای تولید داروهای کایرال کمک کند، که با پیچ و تاب صحیح مولکولی برای تولید چالش برانگیز هستند.
وی می‌گوید: «آنچه قبلاً در هیچ سیستم کایرال دیده نشده است این است که ما می‌توانیم پیچ و تاب را از یک ساختار دست چپ کاملاً پیچ خورده به یک پنکیک مسطح به یک ساختار دست راست کاملاً پیچ خورده کنترل کنیم.»
در مقابل با سایر نانوساختارهای کایرال، که ممکن است روزها برای مونتاژ زمان نیاز داشته باشد، این ساختار پاپیونی ۹۰ ثانیه‌ای شکل می‌گیرد. این تیم ۵۰۰۰ شکل مختلف را به صورت پاپیون تولید کرده است.
