علماء من جامعة "نورث ويسترن" يخترعون مادة رخوة تحاكي الكائنات الحية

هذه المادة تقوم بالتحرك للأمام والخلف أو الانثناء والدوران فور تعرضها لأشعة الضوء (يوريك أليرت)
هذه المادة تقوم بالتحرك للأمام والخلف أو الانثناء والدوران فور تعرضها لأشعة الضوء (يوريك أليرت)

زعم فريق بحثي من قسم علم المواد بجامعة "نورث ويسترن" الأميركية أنه تمكن من تطوير عائلة جديدة من المواد الرخوة يمكن لها أن تحاكي الكائنات الحية، الأمر الذي قد يحقق تقدما مستقبليا في نطاقات واسعة كالطب وعلوم البيئة والطاقة.

مواد روبوتية

وبحسب الدراسة الجديدة، التي صدرت في دورية منشورات الأكاديمية الوطنية للعلوم "بي إن أيه إس" (PNAS) وأعلن عنها في 23 يونيو/حزيران الجاري، فإن هذه المادة تقوم بالتحرك للأمام والخلف أو الانثناء أو الدوران فور تعرضها لأشعة الضوء، لذلك سميت "مادة رخوة روبوتية".

ولأجل التوصل لتلك النتائج، قام الباحثون بتصميم مجموعة من الجزيئات الكيميائية بحيث تتغير روابطها بعد التعرض لنبضات الضوء الأزرق، فتتحول من جزيئات محبة للماء إلى جزيئات كارهة للماء.

المواد المحبة للماء هي تلك التي يمكن أن تمتص الماء وتتعامل جيدا في وجوده، وعلى العكس منها تماما تقف المواد الكارهة للماء، حيث تقوم بلفظ الماء خارجها.

وبحسب الدراسة الجديدة، فإنه تم ربط تلك الجزيئات في سلاسل كيميائية ضخمة تصنع الهيكل الرئيسي للمادة الرخوة.

وما إن تتعرض للضوء الأزرق تقوم بلفظ الماء منها مما يدفعها للانكماش على نفسها، الأمر الذي بدوره يدفعها للتحرك للأمام والخلف خلال مرات متتالية من فتح وغلق الضوء.

روابط المادة تتغير بعد التعرض لنبضات الضوء الأزرق فتتحول من جزيئات محبة للماء إلى جزيئات كارهة له (يوريك أليرت)

مستقبل واعد

هذا النوع من المحاكاة يشبه في آلية عمله العضلات الحية التي تنكمش وترخي نفسها بناء على الإشارات الكيميائية القادمة من الدماغ، وبحسب الدراسة الجديدة فإنه يمكن تصميم هذه المواد الرخوة لتؤدي حركات بعينها بناء على تركيبتها الكيميائية الداخلية.

ويعتقد باحثو جامعة نورث ويسترن أن هذا الابتكار، على بساطة فكرته، يمكن أن يؤدي إلى تحولات لافتة في نطاقات الطب وعلوم المواد والطاقة، على سبيل المثال يمكن توجيه مادة رخوة مشابهة، ذات تصميم في نطاق النانو، إلى موضع الجلطات في الأوعية الدموية، والتعامل معها.

وفي نفس السياق، يمكن لتلك المواد أن تُرسل في شكل قطعان صغيرة الحجم لعلاج مشكلات البطاريات الكهربائية في محطات البترول أو لتنظيف المياه من التلوث أو حتى إصلاح مشكلات محطات الطاقة النووية التي لا يمكن الوصول لها.

فريق من جامعة "إم آي تي" طور مواد رخوة تستخدم ضمادات تبقى على الجروح فترات طويلة دون حاجة لتغيير (يوريك أليرت)

مواد المستقبل

الجدير بالذكر أن نطاق فيزياء المواد الرخوة (Soft Matter) -الذي يدرس المواد ذات الطبيعة اللينة والتي يمكن أن تتأثر بالحرارة أو الضغط الميكانيكي- يمر بفترة واعدة من تاريخه.

على سبيل المثال، كان باحثون من معهد ماساتشوستس العالي للتكنولوجيا قد طوروا مواد يمكن التحكم في حالاتها بين الصلابة والرخاوة، ونشرت النتائج بدورية نيتشر قبل عام، الأمر الذي قد يساعد في نطاق واسع من الاستخدامات الطبية والصناعية.

وكان فريق آخر من نفس الجامعة قد تمكن من تطوير مواد رخوة يمكن أن تستخدم ضمادات تبقى على الجروح فترات طويلة جدا دون حاجة إلى تغيير.

المصدر : الصحافة الأميركية

حول هذه القصة

المزيد من علوم
الأكثر قراءة