۳۴۲۹۷۹ ۳۱ خرداد ۱۳۹۵ ۱۲:۰۵

بال پروانه، الهام بخش دانشمندان

بال‌های پروانه‌ دارای موادی با خواص نوری جالب و گاهی نیز شگفت‌آور هستند. از این خاصیت می‌توان برای کاربردهای دیگری همچون ساخت کامپیوترهای نوری نیز الهام گرفت.

zoomit.ir - بابک قهرمانی: بال‌های پروانه‌ دارای موادی با خواص نوری جالب و گاهی نیز شگفت‌آور هستند. همین خواص متمایز باعث بروز رنگ‌های خاص و پرانرژی در بال‌های پروانه می‌شود. از این خاصیت می‌توان برای کاربردهای دیگری همچون ساخت کامپیوترهای نوری نیز الهام گرفت. گروهی از پژوهشگران موفق شده‌اند تا ساختارهایی مشابه ساختار بال پروانه بسازند و انتظار می‌رود رویداد اخیر هموارکننده‌ی مسیر جدیدی در این زمینه‌ باشد.

محققان بر اساس ساختار بال پروانه یک ماده‌ی نوری فوق‌العاده قوی ساخته‌اند

هنگامی که سخن از مهندسی به میان می‌آید، جهان طبیعت اغلب ما را با راه حل‌هایی مواجه می‌کند که شاید حتی فکرشان را نیز نمی‌کردیم. برای نمونه شاید بهتر باشد به گونه‌ی تازه کشف شده از باکتری‌هایی اشاره کنیم که پلاستیک می‌خورند! و یا می‌توانیم از مارماهی‌های دهان‌گردی نام ببریم که به محققان برای ایجاد هیدروژلی فوق‌العاده قوی و انعطاف پذیر کمک کرده‌اند.

هم اکنون دانشمندان به طبیعت روی آورده‌اند تا دریابند که چگونه می‌توانیم فناوری‌های موجود را بهبود دهیم. در این راستا، یک تیم استرالیایی از پژوهشگران از بال پروانه برای ساخت ماده‌ای استفاده کرده‌اند که می‌تواند برای ساخت قطعات کامپیوتری سریع‌تر و قوی‌تر به کار آید.

این اولین باری نیست که دانشمندان از بال‌های پروانه برای کارهای خود الهام گرفته باشند. محققان علاقه‌ی و کنجکاوی زیادی نسبت به این حیوانات دارند. چون بال‌ها یک الگوی خاص از سطوح در هم تنیده‌ی منحنی‌شکل را بر روی خود دارند؛ سطوحی که به عنوان ساختار ژیروئید(مارپیچی) شناخته شده است. این ساختارهای طبیعی فوق العاده قوی هستند و همچنین خواص نوری جالب دارند که باعث می‌شود تا پروانه‌ها گاهی اوقات رنگ‌هایی فوق‌العاده پرانرژی و گرم داشته باشند.

محققان دانشگاه تکنولوژی سوینبرن استرالیا در طی همکاری با دانشگاه RMIT، بر اساس ساختار بال پیچیده‌ی پروانه‌ای موسوم به کالوفریس روبی (Callophrys rubi) توانسته‌اند نسخه‌ی ویژه‌ی خود را از ساختار ژیروئیدی بسازند. این تیم پژوهشی باور دارند که سازه‌ی آنها دارای دو مزیت متمایز نسبت به مواد قبلی مورد استفاده برای ساخت کامپیوترهای نوری است. گفتنی است که کامپیوترهای نوری به دستگاه‌های فوق‌العاده سریعی اطلاق می‌شود که اطلاعات را با سرعت پرتوهای نور منتقل می‌کنند. محقق سرپرست این پژوهش زونگ‌سانگ گان Gan) (Zongsong در این باره چنین توضیح می‌دهد:

مزیت اول این است که با کاربرد آن، میزان وضوح بهبود یافته است و دوم این است که مواد ساخته شده با این روش استحکام مکانیکی بهتری دارند. این ساختارهای جدید ژیروئیدی می‌توانند کمک کنند تا قطعات الکترونیکی نوری فشرده‌تری ساخته شوند. به لطف اندازه‌ی کوچک‌تر آنها، شمار بیشتری از دستگاه‌ها را می‌توان بر روی یک تراشه‌ی واحد یکپارچه‌سازی کرد.

این بدان معناست که مواد جدید می‌توانند برای کنترل روشی که نور با آنها تعامل می‌کنند، مورد استفاده واقع شوند. بنابراین، مواد جدید می تواند برای انتقال اطلاعات مبتنی بر نور با سرعت نور پیرامون یک تراشه‌ی کامپیوتری به کار برده شوند.

اگر تا به اینجای گزارش چندان شگفت‌زده نشده‌اید، در ادامه باید بگوییم که محققان، این ساختار را با استفاده از تکنیکی به نام لیتوگرافی دو پرتوی که برای چاپ مواد با رزولوشن فوق‌العاده زیاد ایجاد شده، ساخته‌اند. این سازه‌ها بسیار کوچک هستند. شما می‌توانید تصویر آن را پایین ببینید، هر یک از حفره‌های کمتر از ۱ میکرومتر ضخامت دارند. محققان باور دارند که ماده‌ی ساخته شده توسط آنها، حتی می‌تواند از ساختار ژیروئید طبیعی هم پیشی بگیرد. آنها در گزارش خود چنین شرح داده‌اند:

ما روند تکرار نانوساختارهای ژیروئیدی بیومیمتیک را در اندازه مقیاس‌های کوچکتر نسبت به همتایان طبیعی آنها نشان داده‌‌ایم. این ساختار، انعطاف‌پذیری بیشتری را نسبت به طراحی ساختار طبیعی دارد که از جمله این موارد هم می‌توان به اندازه سلول واحد، کسر جایگزینی و کنترل جهت و پایان آن اشاره کرد.

تیم پژوهشی تلاش دارند تا به روشی برای استفاده از ژیروئید مصنوعی خود در اپتیک و فوتونیک جدید در آینده دست یابند. آنها در کار خود روی طیف‌های طول موج مرئی یا نزدیک به فرابنفش تمرکز کرده‌اند و این چیزی است که مواد کنونی نمی‌توانند به طور چندان کارامدی آنها را مهار کنند.

اینک یک دوره‌ی هیجان‌انگیز برای پردازش‌های جدید و انجام محاسبات در چشم‌اندازهای نو شروع شده است. در چند ماه گذشته، دانشمندان رکورد سریع‌ترین انتقال اطلاعات با فیبر نوری در طول تاریخ را شکسته اند؛ موادی را برای کامپیوترهای نوری و کوانتومی کشف کرده‌اند و هم اکنون هوش مصنوعی قادر به انجام کارهای پرشماری از جمله نوشتن رمان تا آموزش ریاضی است و شاید این زمان، بهتر از هر مقطع دیگری در گذشته برای زندگی کردن باشد. گفتنی است که گزارش مربوط به این پژوهش در ژورنال ساینس ادونسس به انتشار رسیده است.