|
17.4.2007. Pre nekoliko nedelja u mnogim svetskim stručnim časopisima je osvanula vest da su japanski naučnici otkrili organske kristale koji pod uticajem uljtraljubičastog svetla menjaju oblik, a vraćaju se u prvobitno stanje kada se osvetle vidljivom svetlošću. U časopisu "Nature" od 11. aprila, prikazano je kako kristal može da preko 100 puta menja oblik i vraća se u prvobitno stanje pre nego što pukne. Ovakvi kristali će moći da upravljaju majušnim mašinama koje se pokreću uz pomoć svetlosti, slično kao što se danas mikroelektromehanički sistemi koriste u mikrofluidnim čipovima i optičkim komunikacionim sistemima, koji se pokreću uz pomoć elektriciteta.
Još ranije dr Irie je izmislio takvu vrstu organskih molekula koji mogu da menjaju boju u zavisnosti od jačine svetlosti; takav materijal je prvi put opisan još osamdesetih godina prošlog veka. Tokom ispitivanja pojedinačnih kristala tih molekula, njegov tim je uočio da pojedini kristali takođe menjaju i oblik. "Bili smo jako iznenađeni kada smo prvi put videli da se foto–indukovani oblik menja," rekao je Irie. Još od ranije, određeni polimeri i stakla su poznati po svojstvu da mogu da promene oblik kada su izloženi svetlosti. Ali po rečima profesora polimerske hemije sa tokijskog Tehnološkog instituta, Tomikija Ikede, ovo je prvi put da su ti efekti uočeni kod kristala. Njihova pravilna struktura može ovakve promenljive kristale da učini vrlo korisnim u brojnim situacijama. "To znači da možemo da izazovemo veoma preciznu promenu oblika," kaže Ikeda. "Svaki put kada kristal izložimo određenoj svetlosti jednake jačine dobićemo jednaku promenu ... što je jako bitno za preciznu kontrolu mehaničkog rada kod uređaja mikrometarskih dimenzija." Recimo, kristali mogu biti ugrađivani u mikrofluidne čipove sa zadatkom da guraju male zapremine tečnosti kroz uske kanale; nju trenutno potiskuje električni napon ili pak pritisak specijalnih vanjskih pumpi. "Bilo bi mnogo lepše kada bi to postizali pomoću svetlosti, nego da priključujemo elektrode ili primenjujemo zagrevanje, što neki put negativno utiče na proces koji pokušavamo da kontrolišemo," kaže Mark Warner, teoretski fizičar sa Univerziteta Cambridge, koji proučava materijale promenljivog oblika. Ovi materijali će sigurno naći primenu i u sledećoj generaciji prekidača u fiber–optičkim komunikacionim sistemima. U njima, paketi podataka putuju od jedne do druge tačke preko mnogostrukih utičnica koje ih skreću ka odgovarajućim rutama. Trenutno, za njihovo uključivanje i isključivanje se koriste svetlosni treptaji pretvoreni u električne signale, ali brzi prekidači sledeće generacije će moći da koriste mikroskopska ogledala koja će da reflektuju svetlost jednog optičkog vlakna ka drugom. Kristali bi mogli da se koriste za pokretanje tih ogledala. Promenljivi kristali imaju i neke prednosti u odnosu na polimere i stakla koja se već koriste u mikromehanici, jer na svetlost odgovaraju relativno brzo i u značajnoj meri. Oni pokazuju "značajno dramatičnije promene od drugih materijala," kaže J. Michael McBride, profesor organske hemije sa Univerziteta Yale u New Havenu. Kristali se transformišu za svega 25 mikrosekundi, dok polimeru za to treba nekoliko sekundi. Takođe, stepen deformacija je mnogo izraženiji kod kristala nego kod stakala. Neki četvrtasti kristal, naprimer, može da se skupi od 5 do 7 procenata svoje dužine, dok molekuli stakla nikada ne premašuju 2%. Ali prof. Waren podseća da iako polimeri reaguju sporije, određeni gumeni materijali mogu da daju i preko 100% deformacija, te mogu da budu mnogo korisniji. "Sve zavisi od primene koju imate na umu." Irie kaže da njegov istraživački tim sada pokušava da pripremi različite tipove kristala koji bi mogli da promene oblik i više od 100 puta pre nego što puknu. Tim takođe priprema i novo jedinjenje koje će moći da prikaže različite vrste promena oblika, kao naprimer da se od šipke pretvori u ploču. (07.06.2007.)
|
Da li će mikroorganizmi postati mašine?
|
Istraživači,
predvođeni
