دانشمندان روش جدیدی برای تولید ساختارهای پیچیده ارائه کردند و نشان دادند که بر خلاف باورهای پیشین، گسترش شکل ها در طبیعت میتواند مشتق شده از خواص فیزیکی خود مواد باشد. بر اساس این نتایج که در مجله ی نیچر به چاپ رسیده است می توان ساختارهای پیچیده را توسط اجزای ساده تولید کرد.

به گزارش پایگاه خبری تحلیلی فناوری و نوآوری، دانشمندان روش جدیدی برای تولید ساختارهای پیچیده ارائه کردند و نشان دادند که بر خلاف باورهای پیشین، گسترش شکل ها در طبیعت میتواند مشتق شده از خواص فیزیکی خود مواد باشد. بر اساس این نتایج که در مجله ی نیچر به چاپ رسیده است می توان ساختارهای پیچیده را توسط اجزای ساده تولید کرد و در نتیجه امکان کاربرد این روش در صنایعی مانند داروسازی، رنگ زنی، محصولات زیبایی و لوازم خانگی وجود دارد.

چکاندن قطرات روغن بر روی محلول در حال انجماد آب صابون باعث تشکیل کریستال های پلاستیکی بر روی سطح درونی این قطرات شده و در نتیجه منجر به تشکیل شکل های مختلفی از اکتاهدرال ها و هگزاگونال ها تا ساختارهای فیبری و مثلثی می شود. لازم به ذکر است که دانشمندان تاکنون برای تولید چنین ساختارهای پیچیده ای از روش بالا به پایین استفاده میکردند که علاوه بر عدم کنترل دقیق واکنش، از نظر میزان و قیمت مواد اولیه مصرف شده نیز مقرون به صرفه نبود. در این روش جدید که حاصل همکاری دانشگاه های کمبریج و سوفیا است، برای تولید این ساختارهای پیچیده از روش مقرون به صرفه و بسیار ساده ی پایین به بالا استفاده شده است.

در پاسخ به این پرسش مهم که چه چیز باعت این فرایند می شود نویسندگان فرایند مرفوجنسز را پیشنهاد داده اند. مرفوجنسز در دوران جنینی حیوانات، کنترل کننده ی توزیع سلول ها بوده و حتی در بعضی از حیوانات بالغ هم مشاهده شده است. الن تورینگ ریاضی دادن در سال 1950 پیشنهاد داد که مرفوجنسز بر اساس فرایند واکنش-نفوذ حاصل میشود که بر اساس این نظر واکنش های شیمیایی منطقه ای باعث تولید مواد و پخش آنها می شود. پژوهش های جدید نشان می دهد که خواص فیزیکی خود مواد واکنش را کنترل میکند. چیزی که پژوهش های جدید نشان میدهد این است که با گرم کردن دوباره ی محلول، ساختارها به حالت اولیه خود بازمیگردند و علاوه بر آن خود-سامانی در فاز پلاستیک های کریستالی که در زیر سطح قطره ها شکل می گیرند باعث به وجود آمدن این پدیده است.

پلاستیک های کریستالی شبیه به مایع های کریستالی هستند که هر دو را می توان حالتی بین مایع و جامد دانست با این تفاوت که پلاستیک های کریستالی برخلاف مایع های کریستالی دارای نظم بلند برد هستند اما جهت گیری هر مولکول در آنها بی نظم است. این بی نظمی باعث شکل پذیری بالایی می شود در نتیجه با تغییر شکل پلاستیک های کریستالی قطره ها نیز همراه آنها تغییر شکل پیدا میکنند.

بنابراین فازهای پلاستیک های کریستالی باعث تغییر شکل یا شکستن تقارن ها می شوند و برای فهمیدن فرایند مرفوجنسز درک این نکته که علت شکست تقارن های چه بوده حیاتی است. دانشمندان دریافتند که با تغییر اندازه ی قطره ها و همچنین آهنگ کاهش دمای محلول صابون می توان شکل نهایی قطره ها را با توجه به کاربرد مورد نظر کنترل کرد.اگر بخواهیم ساختارهای مصنوعی را به پیچیدگی و کنترل ساختارهای بیولوژیکی تولید کنیم باید فرایندهای پایین به بالا را گسترش داده تا بتوانیم ساختارهای اولیه ای با شکل های مختلف بسازیم.

برای اطلاعات بیشتر در این مورد میتوانید به آدرس این مقاله که اخیرا در مجله نیچر به چاپ رسیده است مراجعه کنید:

لازم به یاد آوری است مجله NATURE در گروه الف مجلات برتر فدراسیون سرآمدان علمی ایران مورد حمایت قرار می‌گیرد و محققان ایرانی با انتشار مقالات خود در این مجله می‌توانند تا سقف 400 میلیون ریال حمایت تشویقی دریافت نمایند.