ساخت حسگر گرمایی با تقلید از طبیعت

روش‌های مختلفی برای شناسایی گرما وجود دارد برای مثال می‌توان تغییر مقاومت
حاصل از تغییر دما را رصد کرد. اما برای عملکرد صحیح، این سیستم‌ها باید خنک
شوند در غیر این صورت حتی در صورت حذف منبع گرمایی، سیستم گرما را احساس کرده و
گزارش می‌کند. در دستگاه‌های تصویربرداری از یخچال‌های هلیم مایع استفاده
می‌شود. اما از آنجایی که برای خروج دما نیاز به فضای نسبتا زیادی است،
بنابراین اندازه حسگرهای گرمایی نمی‌تواند از حدی کوچک‌تر شود. این موضوع یک
مانع بر سر راه طراحی سیستم‌های قابل حمل و نقل می‌باشد.

محققان دانشگاه آلبانی در آمریکا با الهام از طبیعت به حل این مشکل پرداختند.
آنها از بال یک نوع پروانه برای این کار استفاده کردند که در آن تغییر دمای بال
منجر به تغییر طول موج نور انعکاس یافته از سطح می‌شود. آنها دریافتند که بال
این پروانه در صورت تابش پرتو مادون قرمز دچار بسط شده در نتیجه طول موج
انعکاسی آن تغییر می‌کند. دلیل افزایش سطح بال پروانه آن است که این بال‌ها از
جنس پلیمر چیتین است که در اثر برخورد پرتو مادون قرمز تغییر کرده که در نهایت
منجر به کاهش ضریب شکست آن می‌شود.

این گروه تحقیقاتی از نانولوله‌های کربنی برای این کار استفاده کردند که
به‌دلیل هدایت گرمایی بالا قادر است گرما را به‌راحتی عبور دهد. البته این کار
هنوز در مراحل اولیه خود است بنابراین نیاز به تحقیقات بیشتر دارد. اما محققان
معتقدند که یک روز این ایده به تحقق خواهد پیوست. برای تولید چنین حسگری در قدم
اول باید بتوان نانوساختارهایی مشابه چیتین تولید کرد. کوچک‌تر شدن ابعاد ذرات
چیتین در این سیستم موجب می‌شود تا هر قسمت از این حسگر به یک طیف مادون قرمز
حساس شده و رنگ متفاوتی داشته باشد. با این کار می‌توان چندین تراشه تولید کرد
و به یکدیگر متصل نمود و با این کار حسگر گرمایی پیچیده‌ای را طراحی کرد.

موهان سیرینی واساراوا از موسسه فناوری جرجیا می‌گوید من فکر می‌کنم این کار
تقلید بسیار هوشمندانه‌ای از طبیعت است. هر قدر به این ساختارها بیشتر نگاه
کنیم متوجه می‌شویم که از آن استفاده‌های بیشتری می‌توان کرد.

نتایج این تحقیق در نشریه Nature Photonics به چاپ رسیده است.