دانشمندان ماده‌های تازه‌ای ساخته‌اند که در زمان مشخصی خود را از بین می‌برند و ناپدید میشوند! با این مواد میتوان جوهرهایی ساخت که پس از مدتی خودبخود پاک شوند و یا ژل‌هایی ساخت که در جراحی‌ها و پیوندها بکار برده شوند تا در هنگامی که دیگر به آنها نیاز نیست خودبخود از بین بروند.
نویسنده:
Tia Ghose
مولکولی که با شمارش معکوس ناپدید میشود!
این ماده با الهام گرفتن از مولکولهای حیات طبیعی، ساخته شده‌اند. این ماده راه را برای ساخت کالاهایی که بدون نیاز به بازیافت میتوانند در زمان از پیش تعیین شده‌ای متلاشی شوند، هموار می‌کند.
این ماده میتواند در ساخت کالاهای بسیاری بکار رود مانند:
- محفظه‌هایی برای فرستادن دارو به جاهای ویژه‌ای از بدن
- لنگرهای پیوند برای کاربرد در جراحی‌های پیوند عضو
راز این توانایی ماده در از بین بردن خودش، در این نکته نهفته است که "ماده برای باقی ماندن در شکل کاربردی خود به مقدار کمی انرژی نیاز دارد و بدون این انرژی از هم می پاشد!"
شیمیدان دانشگاه فناوری مونیخ Job Boekhoven می‌گوید:" اینها موادی هستند که شباهتی به مواد پایه سازنده‌ی دنیا ندارند! بلکه موادی هستند که تمایل به از هم پاشیدن دارند و خود را فنامی‌کنند!(برای همین باید با انرژی آنها را سرپا نگهداشت! )
مواد پایه‌ی سازنده حیات
وقتی کار ما با چیزی تمام میشود آن را به زباله دانی می‌سپاریم تا آرام آرام درهم شکسته شود (از بین برود) و یا سوزانده شود و به خاکستر تبدیل شود و یا اینکه به چرخه بازیافت وارد شود و با فرایندهای سختی به زنجیره تامین مواد اولیه برگردد.
همه‌ی این فرایندها به مقدارهای عظیمی ماده و انرژی نیاز دارند.
به گفته Boekhoven : ولی در چرخه طبیعی حیات، هیچ مولکولی هدر نمیرود و این بیشتر به خاطر پیوندهای شیمیایی است.
برای نمونه مولکولهای بیشتر ماده‌های جامدی که انسان می‌سازد، گونه‌ای پیوند به نام پیوند کووالانسی دارند که در این پیوند، "اتمها الکترونهایی را با هم به اشتراک میگذارند". و شکستن این پیوند "بسیار محکم" کار دشواری است.
پلاستیک‌ها را در نظر بگیرید. اجزای پایه‌ای نفت خام، با حرارت، پیوندهای کربنی سختی تشکیل میدهند که باکتری‌ها نیز نمیتوانند آن را بشکنند. برای همین هم پلاستیک ها تجزیه نمی‌شوند.
به گفته Boekhoven: ولی حیات طبیعی، پیوندهای مولکولی ضعیف‌تری مانند:
نیز دارد.
برای نمونه پیوند هیدروژنی که گونه‌ای "جاذبه‌ی الکترواستاتیک" در بین دو سمت مثبت و منفی مولکول است که در آب دیده میشود، ۱۰ برابر از پیوند کووالانسی که در آن "اتمها الکترون به اشتراک میگذارند"، ضعیف تر است.
و پیوندهای واندروالسی که در آن ابر الکترونی اتمها پیوسته در حال بازچینی خود است تا دافعه را کم و جاذبه را افزایش دهد و با افزایش فاصله پیوند از هم می پاشد.
حیات همچنین به یک فاکتور دیگر نیز متکی است و آن ساختار مولکولهایی است همیشه در شرایط عدم تعادل هستند و برای باقی ماندن و کارا بودن باید بطور پیوسته مقدار مشخصی انرژی به آنها وارد شود و بدون وارد شدن این انرژی (برای نمونه از غذا) این مولکولها به حالتهای ساده‌تر ماده تجزیه میشوند.
به گفته Boekhoven :"برای نمونه سلول برای بقا به مواد غذایی و انرژی نیازمند است و اگر به آن نرسد به اجزای ساده تر تقسیم میشود".(از هم می پاشد).
این ماده تازه‌ی دانشمندان نیز با همین رویکرد ساخته شده است.
مولکولهایی که میتوانند خود را متلاشی کنند
در این کار تازه، Boekhoven و همکارانش با الگوبرداری از بخشی از حیات طبیعی، نحوه تشکیل ماده را تقلید کرده‌اند. چند گونه از موادی که برای پایدار ماندن به انرژی نیاز دارند را ساخته‌اند. این مولکولها را سوپرامولکولار (supramolecular) نامیده‌اند.
نخستین ماده، کلوئیدی بود که از دانه‌های ریزی ساخته میشود. بزرگی این دانه‌ها به اندازه یک درصدِ بزرگی موی انسان است. هنگامی که سوخت به آن اضافه شود، این دانه‌ها مانند رشته‌ای از مروارید، شکل میگیرند. میتوان این ماده را به گونه‌ای تنظیم کرد تا در زمان مشخصی "شکل بگیرد" و در زمان مشخصی نیز "از هم بپاشد".
به گفته‌ی Boekhoven هدف از ساختن چنین ماده‌ای، کاربرد آن در ساخت محفظه‌ی ارسال دارو به جای خاصی در درون بدن بوده است. برای نمونه اگر دارویی باید از معده گذر کند و در روده آزاد شود، میتوان محفظه‌ای که از این ماده ساخته میشود را به گونه‌ای تنظیم کرد که در مکان و زمان مناسب خود را متلاشی کند تا دارو آزاد شود.
دانشمندان همچنین "کریستال پرز داری" را آزمایش کرده اند که بطور عادی فرانما بوده و آنسویش پیدا است ولی هنگامی که با سوخت ویژه‌ای پر شود، تیره و کدر میشود. به تدریج که سوخت مصرف شده و تمام شود این نقاط تاریک و تیره دوباره شفاف میشوند.
هدف از ساختن این ماده کاربرد آن در ساخت جوهرهایی است که مطالب چاپ شده با آن پس از زمان مشخصی خود بخود پاک شوند.این جوهر میتواند مصرف کاغذ را به اندازه بسیاری پایین آورد. گزارش این پژوهش در Nature Communications منتشر شده است.
پژوهشگران ماده دیگری نیز به این روش ساخته اند که روزی میتواند به عنوان لنگرهای نگهدارنده‌ی بافت در جراحی‌ها عمل کند تا هنگامی که بافت بدن توانست عضو پیوندی را در جایش نگهدارد این ماده خودبخود متلاشی شده و از بین برود.
این ماده‌ها خوبخود شکل میگیرند و برای بقا نیز به انرژی نیاز دارند و در صورت نرسیدن انرژی نیز خود بخود متلاشی میشوند آیا میتوان گفت که گونه‌ای از حیات است که ساخته شده است؟
موادی که اکنون ساخته شده‌اند مشخصه‌های مورد نیاز برای حیات را ندارند ولی به گفته Boekhoven اکنون پژوهشگران در پی یافتن عنصرهایی هستند تا ذراتی بسازند که بتوانند واقعا مانند خود را بسازند.
شاید اینها را هم بپسندید:
موادی که ترک‌های خود را بازسازی می‌کنند
گوشی‌های هوشمندی که شکستگی‌های خود را بازسازی می‌کنند
پروتئین "ماهی مرکب" برای ساخت لباس‌هایی که پارگی خود را با قرار گرفتن در آب بازسازی می‌کنند!
یک مدار الکترونیکی که شکستگی‌های تا ۳ میلیمتر خود را با جوهر مغناطیسی بازسازی می‌کند
گرافن چیست؟
راهی کم هزینه برای تولید انبوه گرافن
پارچه‌ای ۵ برابر محکم‌تر از فولاد
لینک منبع خبر:
Self-Destructing Materials Could Create Vanishing Ink