استفاده از چشم مگس در تولید سطوح نانوساختار

بنابر گفته گروهی از محققان دانشگاه ایالتی پن، شاید بتوان از ردیفی از قرنیه‌های برجسته و کوچک مگس در تولید آسان سطوح الهام‌گرفته از طبیعت استفاده کرد، سطوحی که ویژگی بافت‌های زیستی را تقلید می‌کنند.

بنابر گفته گروهی از محققان دانشگاه ایالتی
پن، شاید بتوان از ردیفی از قرنیه‌های برجسته و کوچک مگس در تولید آسان
سطوح الهام‌گرفته از طبیعت استفاده کرد، سطوحی که ویژگی بافت‌های زیستی را
تقلید می‌کنند.

اَخلش لاختاکیا، استاد علوم مهندسی و مکانیک می‌گوید: «کپی از نمونه‌های
زیستی حدود سال‌های ۲۰۰۱ یا ۲۰۰۲ آغاز شد. هیچ یک از روش‌هایی که در حال
حاضر وجود دارند، در کپی‌برداری با مقیاس بزرگ مفید نیستند. در بسیاری از
این روش‌ها هر تعداد کپی که بخواهید می‌توانید تولید کنید، اما برای هر بار
کپی‌برداری نیاز به یک حشره دارید. این امر برای تولید صنعتی مناسب نیست».

لاختاکیا به‌همراه همکارانش روشی برای تولید قالب‌های ماکرومقیاسی که شکل
ساختارهای نانومقیاس را روی خود حفظ می‌کنند، یافته‌اند.

او می‌گوید: «ما نیاز به یک شیء بزرگ داشتیم که در عین حالی که شکل‌های
نانومقیاس را روی خود دارد، بتوان به‌راحتی با آن کار کرد».

آنها برای کار خود چشم مگس آبی و سبز گوشت را انتخاب کردند، زیرا می‌تواند
کاربردهایی در تولید پیل‌های خورشیدی داشته باشد. مگس‌ها دارای چشم‌های
ترکیبی تقریباً نیم‌کروی ‌هستند. اما روی این نیم‌کره با چشم‌های شش‌ضلعی
ماکرومقیاسی پوشیده شده است که دارای برجستگی‌های نانومقیاس هستند.

لاختاکیا توضیح می‌دهد: «این چشم‌ها برای تولید پیل‌های خورشیدی بسیار عالی
هستند، زیرا می‌توانند نسبت به سطوح صاف نور بسیار بیشتری را جذب کنند».

با این حال برای اینکه بتوان از این ساختارها در محصولات تولید شده بهره
برد، سطوح باید طراحی کلی را با دقت خوبی حفظ نمایند.

 

 
 
این پژوهشگران قرنیه‌های مگس را روی یک
بستر شیشه‌ای ثابت کرده و پشت آنها را با پلی‌دی‌متیل سیلوکسان (یک پلیمر
آلی مبتنی بر سیلیکون) پر کردند به نحوی که روکش فلزی که می‌خواستند اعمال
کنند، به پشت چشم‌ها رسوخ نکند. سپس با استفاده از شکل تغییریافته‌ای از
روش conformal-evaporated-film-by-rotation، فلز نیکل را روی سطح نشاندند.
در این روش ماده تشکیل‌دهنده روکش در یک محفظه خلأ به صورت حرارتی تبخیر می‌شود.
بستری که قرار است روکش روی آن نشانده شود، با یک نگهدارنده تثبیت شده و با
سرعت نیم دور در ثانیه می‌چرخد.

این پژوهشگران از آرایه‌ای از ۹ ردیف چشم پوشیده شده با نیکل به ضخامت ۲۵۰
نانومتر استفاده کردند. سپس این قالب تحت فرایند الکتروشکل‌دهی (شکلی از
آبکاری) قرار گرفت تا نیکل روی پشت آن رسوب‌ یافته و یک الگوی مادر به
ضخامت نیم‌میلیمتر ایجاد شود. می‌توان ضخامت این الگوی مادر را افزایش داد.

از این قالب مادر می‌توان برای مهرزنی و یا به‌عنوان یک قالب برای ساختن
قالب‌های ثانویه بهره برد. می‌توان قالب‌های بعدی تولید شده را به هم وصل
کرده و یک قالب بزرگ برای تولید انبوه ایجاد کرد.

جزئیات این کار در مجله Bioinspiration & Biomimetics منتشر شده است.