دانشمندان دانشگاه هاروارد و آزمایشگاه بیوتکنولوژی دریایی امیدوارند که موفق به درک ابزارهای نانومقیاس طبیعی شوند که جانوران را قادر ساخته است که در مواقع خطر و حضور شکارچی، رنگ خود را با توجه به محیط تغییر دهند. این تغییر رنگ باعث استتار و مخفی شدن این جانوران می‌شود. یکی از این جانوران که توانایی تغییر رنگ با محیط را دارند، ده پا (Cuttlefsh) نام دارد که به‌عنوان سوسمار دریا نیز شناخته می‌شود. این جانور، می‌تواند به‌سرعت رنگ و الگوی پوست خود را تغییر دهد که این توانایی، باعث در امان ماندن آن از شکارچیان می‌شود. در یک مقاله منتشر شده در ۲۹ ژانویه در مجله رویال سوسایتی، گروهی متشکل از محققان دانشگاه هاروارد و آزمایشگاه بیولوژیکی دریایی، جزییات جدیدی در مورد سیستمهای فوتونیک نانومقیاس ارائه دادند که در تغییر رنگ این جانور فعال می‌باشد. پروفسور بیومهندسی و فیزیک کاربردی در دانشگاه هاروارد می‌گوید که ” طبیعت معمای استتار سازگار پذیر را در زمان‌های خیلی دور را حل کرده است”. این یافته‌ها علاوه بر استتارهای نظامی، می‌تواند برای ساخت مدار در رنگ‌های الکترونیکی نیز بکار روند.
در رابطه با ده پا گفته می‌شود که وجود ترکیبات پیگمنتی آلی که کروموفور می‌باشد، اجازه تغییر رنگ را به آن می‌دهد. این یافته‌ها یک سرنخ خوب برای مطالعات دانشمندان بوده است، اما هنوز درک دقیقی از عوامل بیولوژیکی، شیمیایی و نوری که این تغییر رنگ را ایجاد می‌کند، پیدا نشده است. برای تنظیم رنگ، ده‌ها از تجمعات منظم عمودی آرایش یافته از سه جزء نوری، استفاده می‌کند. این سه جزء شامل:
- لئوکوفور(Leucophore)
- پراکنده‌کننده نور که نور مریی را به‌صورت ناهماهنگ منعکس می‌کند
- ایریدوفور (Iridophore) یک منعکس کننده شامل یک بسته از فیلمهای ریز و رنگ ساز. این لایه بندی در پوست جانور، این امکان را می‌دهد که پوست رنگ‌های مختلف را جذب یا منعکس کند.
کروموفورها قبلاً به عنوان پیگمنتهای در نظر گرفته می‌شدند، که به‌عنوان فیلترهای جذب کننده نور در نظر گرفته می‌شوند، اما این نتایج نشان دادند که آنها نقشه‌ای پیچیده دیگری را نیز ایفا می‌کنند. در اینجا، کروموفر، پروتئین‌های نانوساختار لومینسانس می‌باشد که ده‌ها را قادر به تغییرات سریع در رنگ پوست می‌کند. هنگامی‌که دهپا از این سیستم رنگی استفاده می‌کند، ابعاد هر واحد کروموفور تا ۵۰۰ درصد افزایش می‌یابد. بررسی‌ها نشان داده است که در اثر این افزایش سطح، گلوله‌های رنگدانه، رنگ نور را از طریق برهمکنش‌های جذب، انعکاس و فلورسانس تنظیم می‌کند. در اینجا، این ابزارها به‌عنوان اجزاء نانومقیاس فوتونیک عمل می‌کند. نتایج این بررسی‌ها نشان می‌دهد که دهپا از روش بی‌نظیری در ساخت و ترکیب اجزاء استفاده می‌کند که انسان هرگز در ساخت ابزارهای مهندسی استفاده نکرده است.
تکرار الگو و مکانسیم استفاده شده توسط دهپا، برای انسان بسیار چالش زا می‌باشد. برای مثال، ما هنوز توانایی ساخت موادی که توانایی ۵۰۰ برابر شدن سطح داشته باشد، را نداریم. همچنین اگر امکان ساخت آن وجود داشته باشد، یک مسئله دیگر مطرح می‌شود. با افزایش ۵۰۰ برابری سطح، مقدار متمرکز شده رنگ، بسیار کاهش می‌یابد، که این یک مسئله مهم در تولید این ابزار توسط انسان می‌باشد، در حالیکه دهپا از سیستمهای فلورسانس برای جبران این افزایش سطح، استفاده می‌کند. پوست ده پا، برای الگو گذاری دینامیک و سرعت تغییر رنگ بالا، بسیار مناسب می‌باشد. کشف راز نقش پیگمنتها و منعکس کننده‌ها در پوست انعطاف پذیر و نرم، یک مرحله کلیدی برای ترجمه اصول فرآیند انجام شده و کپی برداری از آن در ساخت ابزارهای الکترونیک می‌باشد.
این مطلب اولین بار در فصلنامه علوم و صنایع شیمیایی گام پارت منتشر شده است.
