لأول مرة.. علماء يطورون خلايا صناعية تميز الألوان في الكائنات الحية!

طوّر العلماء خلايا صناعية في كائنات بحرية مثل الأخطبوط والحبار، وتمكن تلك الخلايا الكائنات من مطابقة ألوان وأنماط محيطها، وتختفي في لحظة، ويعتقد باحثون من جامعة بنسلفانيا أن هذا قد يؤدي إلى تطبيقات تمويه جديدة في الروبوتات والهندسة المعمارية ومجالات أخرى مثل التشفير والبصريات.

وأوضح الباحثون أن Chromatophores هي خلايا صناعية خاصة في الأخطبوط والحبار يمكنها أن تتوسع وتتراجع الصفائح الداخلية العاكسة استجابة للمؤثرات الخارجية وتسمح لهذه الرخويات بالتمويه مع البيئة المحيطة وكذلك لإبلاغ علامات العدوان أو الاستعداد للتزاوج.

تفاصيل الدراسة 

في دراستهم الجديدة، التي نُشرت في مجلة Nature Materials، واستخدم المهندسون أغشية رفيعة ومرنة - مصنوعة من شبكة بوليمر من البلورات السائلة - لبناء خلايا صناعية يمكنه تغيير الألوان على الفور من الأشعة تحت الحمراء القريبة إلى المرئية للأشعة فوق البنفسجية، عند الطلب.

وأشارت الدراسة إلى أن الأغشية تقع فوق تجاويف صغيرة مرتبة في شبكة، ويمكن نفخ كل منها لضغط دقيق، ومع انتفاخ التجويف، حيث يتم شد الغشاء، مما يؤدي إلى تقليص سمكه وتحويل لونه الظاهر.

وبينما احتاجت المواد المتغيرة اللون التي تستخدم آليات مماثلة تاريخيًا إلى التشوه بنسبة 75 في المائة للتحول من الأحمر إلى الأزرق، حيث تتطلب الأغشية الجديدة قدرًا من الضغط يعادل لمسة لطيفة لتغيير ألوانها إلى أي شيء ضمن الطيف المرئي.

يقول العلماء إن التصميمات السابقة التي تتضمن هذه الآلية كان من المستحيل استخدامها في الإعدادات ذات الأبعاد الثابتة، مثل شاشات العرض أو النوافذ، ولكن نظرًا لأن الكروماتوفورات الاصطناعية تحتاج إلى أقل من 20 في المائة من التشوه، فإنهم يعتقدون أنه يمكن ترتيبها مثل وحدات البكسل في شاشة LCD.

وقال المؤلف الرئيسي للدراسة شو يانغ: "عند النظر في كيفية تطور بعض الحيوانات للون البنيوي، أدركنا أن لديها خلايا قابلة للتمدد تعمل مثل وحدات البكسل في شاشة العرض، وأنه من المحتمل أن نتبع نهجًا مشابهًا".

يشرح العلماء أن هذه التقنية مبنية على الظاهرة التي تمنح أجنحة الفراشة وريش الطاووس تقزحًا أكثر إشراقًا مما توفره الألوان الصباغية أو الصبغية، وتتم إعادة تلك الظاهرة عندما يتفاعل الضوء مع السمات المجهرية للسطح، والتي كانت في الدراسة باستخدام البلورات السائلة.

عندما يتم نفخ تجويف في الشاشة، يتم شد غشاءه، وهذا يقلل من حدة البلورة السائلة داخل الغشاء ويغير الطول الموجي للضوء الذي ينعكس على العارض.