प्रकृति से पांच नैनोटेक्नोलॉजीज जो हमें नए विकास के लिए प्रेरित कर सकते हैं

यद्यपि नैनोटेक्नोलॉजी को आमतौर पर मनुष्य के हालिया आविष्कार के रूप में वर्णित किया जाता है, प्रकृति में, वास्तव में, कोई पूर्ण नैनोस्केल आर्किटेक्चर में आ सकता है। वे विभिन्न जीवन रूपों के महत्वपूर्ण कार्यों से गुजरते हैं, बैक्टीरिया से लेकर जामुन तक, ततैया से लेकर व्हेल तक। प्रकृति में नैनो तकनीक के उपयोग से उन प्राकृतिक संरचनाओं का पता लगाया जा सकता है जो 500 मिलियन साल पहले मौजूद थीं। यहां प्रेरणा के सिर्फ पांच स्रोत हैं जिनका उपयोग वैज्ञानिक नई पीढ़ी की तकनीकों को बनाने के लिए कर सकते हैं:

1. संरचनात्मक रंग

कुछ प्रकार के बीटल और तितलियों का रंग एक दूसरे से आवश्यक दूरी पर स्थित नैनोस्कोपिक स्तंभों के कारण प्राप्त होता है। वे शर्करा से युक्त होते हैं, उदाहरण के लिए, चिटोसन , या प्रोटीन, उदाहरण के लिए, केराटिन ; स्तंभों के बीच स्लॉट की चौड़ाई का चयन किया जाता है ताकि प्रकाश का एक निश्चित रंग या चमक हो।

इस रणनीति का लाभ स्थिरता है। प्रकाश में रंजक प्रक्षालित होते हैं, और संरचनात्मक रंग आश्चर्यजनक रूप से लंबे समय तक स्थिर रहते हैं। 1974 में ब्लू मेटेलिक मार्बल बेरी के संरचनात्मक रंगीकरण के हालिया अध्ययन में नमूनों को एकत्र किया गया था, जो इस तथ्य के बावजूद अपने रंग को बनाए रखते हैं कि वे लंबे समय से मृत हैं।


Thecla opisena तितली के पंखों पर दरारें की जटिल वास्तुकला।

एक और फायदा यह है कि अंतराल के आकार और आकार को अलग-अलग करके या छिद्रों को तरल या भाप से भरकर रंग बदला जा सकता है। अक्सर संरचनात्मक रंगाई का संकेत पानी में विसर्जन के बाद नमूने के रंग में एक महत्वपूर्ण बदलाव है। पंखों पर कुछ संरचनाएं दरारें में वायु घनत्व के प्रति इतनी संवेदनशील होती हैं कि तापमान परिवर्तन की प्रतिक्रिया में रंग बदल जाता है।

2. लंबी दूरी की दृश्यता

रंग की उपस्थिति बनाने के लिए बस कोण पर प्रकाश को प्रतिबिंबित करने के अलावा, भट्ठा पैनलों की कुछ अल्ट्रा-पतली परतें प्रकाश की किरणों को पूरी तरह से तैनात करती हैं जो उन्हें हिट करती हैं। इस तरह के प्रतिबिंब और एक साथ अवरुद्ध होने से आश्चर्यजनक ऑप्टिकल प्रभाव दिखाई देता है - उदाहरण के लिए, एक तितली , जिसके पंखों को 800 मीटर से देखा जा सकता है, या चमकीले सफेद तराजू के साथ भृंग केवल 5 माइक्रोन मोटे होते हैं। ये संरचनाएं इतनी प्रभावशाली हैं कि वे कृत्रिम रूप से बनाई गई वस्तुओं को उनसे 25 गुना अधिक मोटा कर सकते हैं।

3. आसंजन

गेको के पंजे मिलीसेकंड में लगभग किसी भी कठोर सतह के साथ मजबूती से बंध सकते हैं, और दिखाई देने वाले प्रयास के बिना इसे बंद कर सकते हैं। सतह के साथ पंजे की रासायनिक बातचीत के बिना प्रकृति में यह आसंजन विशुद्ध रूप से भौतिक है ।


जेको पंजे के सूक्ष्म और नैनोस्ट्रक्चर

जेको के पंजे की सक्रिय चिपचिपी परत, ब्रिसल्स की एक शाखायुक्त नैनोस्कोपिक परत है - "स्पैटुल"। स्पैटुला की लंबाई 200 एनएम है। इन स्पैटुल्स के कई हजार माइक्रोन-आकार "सेट" से जुड़े होते हैं। इनमें बहुत लचीली केराटिन होती है। यद्यपि स्थानिकता के लगाव और टुकड़ी के सटीक तंत्र का अध्ययन अभी भी चल रहा है, लेकिन यह तथ्य कि वे चिपचिपे रसायनों के बिना काम करने में सक्षम हैं, एक प्रभावशाली संपत्ति है।

जेको के पंजे में अन्य अद्भुत क्षमताएं हैं। वे स्वयं-स्वच्छ होते हैं, आसंजन का विरोध करते हैं और, डिफ़ॉल्ट रूप से, ब्रिसल्स और पंजे एक दूसरे से अलग हो जाते हैं। इस तरह के गुणों ने इस धारणा को जन्म दिया कि भविष्य में चिपकने वाले, बोल्ट और रिवेट्स एक ही प्रक्रिया में केरेटिन या समान सामग्री को अलग-अलग फॉर्मवर्क पर लागू करके बनाया जा सकता है।

4. छिद्रपूर्ण शक्ति

किसी भी ठोस का सबसे मजबूत रूप हीरे के रूप में एक एकल क्रिस्टल है, जिसमें वस्तु के एक छोर से दूसरे तक लगभग एक परिपूर्ण क्रम में परमाणु खड़े होते हैं। स्टील की छड़ें, हवाई जहाज के पतवार या कार लाइनिंग जैसी चीजें पूरे क्रिस्टल नहीं हैं, वे कणों के मोज़ेक के समान संरचना में पॉलीक्रिस्टलाइन हैं। इसलिए, सिद्धांत रूप में, कणों के आकार को बढ़ाकर या पूरी संरचना को एक क्रिस्टल में बदलकर ऐसी सामग्रियों की ताकत में सुधार किया जा सकता है।

क्रिस्टल बहुत भारी होते हैं, लेकिन प्रकृति के पास इस समस्या का समाधान नैनोस्ट्रक्टेड पोर्स के रूप में है। परिणामस्वरूप संरचना, जिसे मेसोक्रिस्ट के रूप में जाना जाता है, अपने वजन में सबसे टिकाऊ संस्करण है। समुद्री अर्चिन और मोलस्क के साथ मोती के गोले की संरचना में एक मेसोक्रिस्टलाइन संरचना होती है। इन प्राणियों में बहुत हल्के गोले होते हैं जो उच्च दबाव के साथ बड़ी गहराई पर मौजूद हो सकते हैं।

सैद्धांतिक रूप से, मेसोक्रिस्टैलिन सामग्री का निर्माण किया जा सकता है, हालांकि मौजूदा प्रक्रियाओं के साथ आज इसमें जटिल जोड़तोड़ की आवश्यकता होगी। छोटे नैनोकणों को तब तक घुमाए जाने की आवश्यकता होती है जब तक कि वे परमाणु परिशुद्धता के साथ बढ़ते हुए मेसोक्रिस्टल के अन्य भागों के साथ संरेखित नहीं करते हैं, और अंततः एक झरझरा नेटवर्क प्राप्त करने के लिए उन्हें एक नरम परत के चारों ओर निर्मित करने की आवश्यकता होती है।

5. बैक्टीरिया का उन्मुखीकरण

मैग्नेटोटैक्टिक बैक्टीरिया में चुंबकीय क्षेत्र को महसूस करने की अद्भुत क्षमता होती है, जिसमें पृथ्वी के क्षेत्र भी शामिल हैं, जो नैनो-क्रिस्टलों - मैग्नेटोसोम की छोटी श्रृंखलाओं का उपयोग करते हैं। ये 30 से 50 एनएम आकार के अनाज होते हैं, जिसमें मैग्नेटाइट (लोहे के ऑक्साइड का एक रूप) होता है, या, कम सामान्यतः, ग्रेगाइट (लोहे और सल्फर का संयोजन)। मैग्नेटोसोम की कई विशेषताएं एक साथ काम करने के लिए एक तह "कम्पास सुई", मानव उपकरणों की तुलना में कई गुना अधिक संवेदनशील हैं।

यद्यपि इन "सेंसर" का उपयोग केवल कम दूरी पर नेविगेशन के लिए किया जाता है (मैग्नेटोटैक्टिक बैक्टीरिया पोडल्स में रहते हैं), उनकी सटीकता अविश्वसनीय है। वे न केवल अंतरिक्ष में नेविगेट कर सकते हैं - एक चर ग्रेन्युल आकार का मतलब जानकारी संग्रहीत करने की क्षमता है, और विकास केवल सबसे चुंबकीय रूप से संवेदनशील परमाणु यौगिकों में मनाया जाता है।

हालांकि, चूंकि ऑक्सीजन और सल्फर बहुत सक्रिय रूप से लोहे के साथ संयुक्त होते हैं, इसलिए मैग्नेटाइट, ग्रेगाइट, और एक और 50 विभिन्न यौगिकों का उत्पादन होता है, जिनमें से बहुत कम चुंबकीय होते हैं, सही मैग्नेटोसोम श्रृंखला के जानबूझकर उत्पादन के लिए उल्लेखनीय कौशल की आवश्यकता होती है। इस तरह की चालें अभी भी हमारी क्षमताओं से परे हैं, लेकिन भविष्य में नेविगेशन में, अगर वैज्ञानिकों को इस तरह की संरचनाओं की नकल करना सीखना हो तो क्रांति करना संभव हो सकता है।