عاجل:

أجنحة الفراشة وأجهزتها النانوية

الأربعاء ٢٠ أبريل ٢٠٢٢
١٢:٥١ بتوقيت غرينتش
أجنحة الفراشة وأجهزتها النانوية يوماً بعد يوم، تُدهشنا الطبيعة بعظمة الخالق، حيث تقف كمختبر عملاق للعلوم والهندسة! هذه المرة من خلال "أجنحة الفراشة" التي تحتوي على أسرار متناهية الصغر تُعتبر مدرسة في هندسة البناء النانوية.

العالم - منوعات

لطالما جذبتنا الفراشاتُ إليها من خلال ألوانها الزاهية كأنها لمسة سحرية أبدعها الخالق. التقزح اللوني على أجنحتها ولمعانها من زوايا مختلفة مع قدرتها على التكيف مع حرارة الشمس، دفع بالعديد من العلماء إلى الخوض في أسرارها.

باستخدام الفحص المجهري الإلكتروني (SEM)، اتضح أن أجنحة الفراشة مصنوعة من مواد فاخرة جداً [1]، حيث إنها تستخدم بِنًى نانوية تحقق تلويناً عالي الدقة في مقاييس أرق من البدائل الاصطناعية، كما تحتوي على ألوان فائقة التصميم تضاهي أكثر المواد الاصطناعية!

تتكوّن الأجنحة من عدة طبقات محصورة بالهواء ذات الهياكل النانوية، وتحتوي على ثلاث مناطق متميزة، وهي الصفيحة العلوية الشديدة التعقيد، والصفيحة السفلية المسطحة والخالية من الملامح، والاتصال الشبيه بالعمود للطبقتين.

عندما يضرب الضوء هذه الطبقات المتباعدة بشكلٍ متساوٍ، فإن الانعكاسات الضوئية تخلق أنماط تداخل بنّاءة تؤدي إلى إدراك أعيننا لألوان شديدة الكثافة على أجنحتها (تماماً مثل فقاعات الصابون الملونة إذا ما انكسر عليها الضوء فإنها تُظهر "تقزحاً لونيّاً").

تسهم هذه الهياكل بأنواعها وصغرها المتناهي في اختيار الألوان من خلال عكس أطوال موجية ضوئية معينة. اعتماداً على الشكل والحجم والزاوية والتباعد بين الهياكل، يتم إلغاء أو تقوية بعض الألوان بشكل انتقائي، ما يعطي اللون الفعلي لجناح الفراشة بناءً على القياس النانوي الخاص بالهيكل. يرتد الضوء داخل هذه المواد بطريقة مبعثرة، منتجاً ألواناً زاهية.

أجهزة تكييف نانوية تخفف حرارة الأجنحة

تستخدم الفراشات الأجنحة لاستشعار الأشعة المرئية والأشعة ما تحت الحمراء، وتستجيب للسلوكيات المتخصصة لمنع ارتفاع درجة حرارة الأجنحة.

تعتبر درجة الحرارة على قدر كبير من الأهمية بالنسبة إلى الفراشات أثناء تحركها. يجب أن تبقى عضلات صدرها دافئة حتى تتمكن من التحكم في أجنحتها، وجعلها تتحرك بالسرعة الصحيحة.

إحدى الدراسات وجدت أن الأجنحة مجهزة بأنسجة حية ضرورية للبقاء والطيران حيث إن الحرارة المرتفعة ستجعلها تشعر بعدم الارتياح.

وكي تتفادى الفراشة الحرارة العالية، فإن المواد السميكة المجوفة في أجنحتها تشع حرارة أكثر من المواد الصلبة الرقيقة [2]. في هذه الحالة، تتم تغطية كل عروق جناح الفراشة بطبقة سميكة من الكيتين (مادة تدعم الهيكل الخارجي لها). بصرف النظر عن هذا، فإن الهياكل النانوية الأنبوبية في وسادات الفراشة تشع أيضاً الحرارة من أنسجة الجناح، وهذا كفيل لها كي تطرد الحرارة العالية من بدنها إلى بيئتها المحيطة، وبالتالي تعمل على تبريد ذاتها.

خلاصة: من خلال استخدام الخصائص المختلفة لأجنحة الفراشة، نجحت الأبحاث العلمية في تصنيع أجهزة استشعار حرارية وطبية وبخار وأجهزة أمان مضادة للتزييف ومحفزات ضوئية وأنظمة كهروضوئية ومولدات نانوية احتكاكية وأنظمة تخزين الطاقة. بالمقارنة، أظهرت هذه الأنظمة كفاءة وأداء تنافسيين لأنظمة مماثلة مستوحاة من الأنواع الطبيعية الأخرى، ما يُترجم مقولة ألبرت أينشتاين "انظر بعمق في الطبيعة، وبعد ذلك ستفهم كل شيء بشكل أفضل".

يمكن للمواد الضوئية الحرارية المستوحاة من أجنحة الفراشة أن تكتسب الاهتمام بأبحاث تقنيات "التخفي الناشئة للحرب الحديثة" وتقنيات البحث العلمي، مثل الصواريخ والأجهزة غير القابلة للكشف الضوئي.

أخيراً، أظهرت أجنحة الفراشة خصائص عديدة ومتنوعة أبهرت العلم الحديث، بعضها تمّت الاستفادة منه، والبعض الآخر ما زال سرّه وجوابه عند الفراشة وحدها.

0% ...

آخرالاخبار

رويترز: خام برنت يتجاوز 110 دولارات للبرميل للمرة الأولى منذ مايو الماضي


"نيويورك تايمز" : إقالة المتحدثة الجديدة للرئيس ترامب كاتي زكريا بعد أقل من أسبوع من توليها المنصب للتثبت


خطيب زاده: كل الشهداء الذين قدمناهم من السياسيين والعاملين في مجال الاستخبارات وغيرهم، كل هذه الشواغر قد ملئت


خطيب زاده: الدول تتقاتل للاستحواذ على شركات الذكاء الاصطناعي لاعتقادها بأنها يمكن لهذه الدول ان تفرض سلطتها على سائر الدول


خطيب زاده: نحن الآن في مرحلة التحول من العالم الذي عهدناه قديما إلى العالم الذي سوف نراه في المستقبل


خطيب زاده: خيارنا لم يكن ابدا الحرب ولكن اذا ارادوا فرض الحرب علينا فبكل وجودنا وحتى اخر قطره دم ولآخر نفس سوف نقاتل


خطيب زاده: ثمة حق مطلق لكل الدول لكي تستخدم الطاقة النووية السلمية


مصادر يمنية: الطيران السعودي يستهدف مدرسة الشرف في قرية الفراوش في عُزلة الذراع بمديرية صبر الموادم جنوبي شرق محافظة تعز


متحدث القوات المسلحة اليمنية: العدوان الجوي السعودي نفذته طائرات "F-15" و"تايفون" أقلعت من قاعدتي خميس مشيط والطائف والعدوان الصاروخي من نجران


متحدث القوات المسلحة اليمنية: العدوان السعودي استهدف العاصمة صنعاء ومحافظات الضالع وتعز والحديدة وذمار ومأرب وصعدة والجوف وعمران ولحج


الأكثر مشاهدة

مدفعية الاحتلال الإسرائيلي تستهدف أطراف ميفدون جنوبي لبنان


المتحدث باسم حرس الثورة الاسلامية العميد حسين محبي : الهجوم على السفن المخالفة جاء ردًا على إخلال الولايات المتحدة بتعهداتها للمرة الثالثة


العميد محبي : أخلّت الولايات المتحدة بتعهداتها وشنّت هجومين خلال المفاوضات، ثم كررت ذلك للمرة الثالثة بعد توقيع مذكرة التفاهم


قاليباف: نخوض الحرب ونتفاوض معًا لخلق ردع مستدام


الصحة اللبنانية: جريحان أحدهما طفل في غارة للعدو الإسرائيلي على بلدة حداثا في جنوب لبنان


مصادر عربية: سماع دوي انفجار في العاصمة اليمنية صنعاء


مصادر سورية: 16 اعتداء على الأقل نفذها جيش العدو الإسرائيلي جنوب سوريا اليوم الأربعاء


السفارة الأسترالية لدى السعودية: ندعو مواطنينا عقب التهديدات اليمنية إلى عدم الاقتراب من منشآت النفط في مختلف أنحاء السعودية


المتحدث باسم القوات المسلحة اليمنية، العميد يحيى سريع: تمكنت قواتنا من استهداف طائرة حربية سعودية نوع "تايفون" في أجواء محافظة صعدة بصاروخ أرض جو


كوريا الشمالية: وكالة الأنباء المركزية تعلن اختبار صواريخ كروز تُطلق من غواصات


أ. ب: السلطات الفيدرالية الأمريكية صادرت هاتف عضو مجلس النواب إلهان عمر وأصدرت مذكرات استدعاء شملت بعض أقاربها