ساخت بال‌های پروانه در ابعاد نانو

تیمی تحقیقاتی از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا و دانشگاه مادرید فناوری نوینی را به‌‌منظور شبیه‌‌سازی از برخی ساختارهای زیستی مثل بال‌‌های پروانه در مقیاس نانو توسعه داده‌‌اند که در تولید ساختارهای فعال نوری مانند دیفیوزرهای نوری موجود در صفحات خورشیدی کاربرد دارند.

تیمی تحقیقاتی از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا و دانشگاه مادرید فناوری نوینی را به‌‌منظور شبیه‌‌سازی برخی ساختارهای زیستی مثل بال‌‌های پروانه در مقیاس نانو توسعه داده‌‌اند که در تولید ساختارهای فعال نوری مانند دیفیوزرهای نوری موجود در صفحات خورشیدی کاربرد دارند.

رنگ‌‌های حشرات و جلوه‌‌ی رنگین‌‌کمانی آنها و یا توانایی آنها در ایجاد جلای فلزی، بستگی به ساختارهای فتونیک بسیار نازک در ابعاد نانو را دارد که در ذات آنها موجود است.

دانشمندان بر روی این ساختارهای زیستی تمرکز کرده‌‌اند تا ابزاری را توسعه دهند که ویژگی‌‌های انتشار نور را داشته باشند.

رائول مارتین پالما از دانشگاه مادرید می‌‌گوید: «این فناوری، در موسسه تحقیقات مواد دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا توسعه یافته و با کمک این فناوری، می‌‌توان نوعی ساختارهای زیستی را در مقیاس نانو تولید کرد.»

این محققان، صفحات زیستی کیتینی بسیار نازک و پهنی را ساخته‌‌اند؛ این نانوساختارها مشابه بال‌‌های پروانه هستند. ظاهر این ضمائم بیش از آنکه با رنگدانه‌‌های موجود در بال‌‌های پروانه (که رنگ شیمیایی را ظاهر می‌‌کند) مرتبط باشند، با ساختار نانومتریک متناوب (که تعیین‌‌کننده‌‌ی رنگ فیزیکی است) مرتبط هستند.

برای خلق یک ماده‌‌ی زیستی جدید، تیم تحقیقاتی فوق، از ترکیباتی با پایه‌‌ی ژرمانیوم، سلنیوم و استیبیوم (GeSeSb) و از نوعی فناوری بنام (Conformal-Evaporated-Film-by-Rotation (CEFR ـ که ترکیبی از تبخیر حرارتی و گردش سوبسترایی با فشار پایین است ـ استفاده کردند، همچنین از ایمرسیون در یک محلول اسید فسفریک برای حل نمودن کیتین استفاده کردند (کیتین ماده‌‌ای است که در اسکلت بیرونی حشرات و بندپایان وجود دارد).

روش‌‌های مرسوم برای شبیه‌‌سازی ساختارهای زیستی هنگامی که بخواهیم مشابه‌‌سازی را در مقیاس نانو انجام دهیم، محدودیت بسیاری دارد و اغلب به ساختارهای زیستی آسیب می‌رساند؛ زیرا در محیطی خورنده و یا در دمای بالا استفاده می‌‌شوند.

در فناوری جدید، به‌طور کلی این مشکل حل شده؛ چرا که در دمای اتاق و بدون نیاز به مواد سمی استفاده می‌‌شود.

مارتین پالما می‌‌گوید: «ساختارهای شبیه‌‌سازی‌‌شده از روی بال پروانه، می‌‌تواند برای تولید انواع متنوعی از ساختارهای فعال نوری مثل دیفیوزرهای نوری و یا پوشش صفحات خورشیدی با هدف رسیدن به ماکزیمم جذب نور خورشید استفاده شود.»

علاوه بر این، فناوری مذکور در شبیه‌‌سازی دیگر ساختارهای زیستی مانند صفحات اسکلتی نوعی سوسک و یا چشم مرکب زنبور و مگس نیز استفاده شود.

چشم‌‌های مرکب برخی از حشرات به‌‌دلیل تصاویر بزرگ و زاویه‌‌داری که تولید می‌‌کنند، کاربردهای زیادی دارند. توسعه‌ی دوربین‌‌های مینیاتوری و حسگرهای نوری به کمک این فناوری نیز امکان نصب آنها در قطعات کوچک در اتومبیل‌‌ها، موبایل‌ها و نمایشگرها را فراهم خواهد آورد.

همچنین در سطوحی مانند پزشکی (توسعه‌‌ی اندسکوپ‌‌ها) و کاربردهای امنیتی نیز مورد استفاده خواهد داشت.