کشف یک فراماده جاذب صدا در طبیعت
ايسنا/ پژوهشگران انگليسي در بررسي جديد خود توانستهاند نوعي فراماده در طبيعت بيابند که ميتواند صدا را جذب کند.
طبيعت گاهي راهحلهايي دارد که بهترين فناوريها را نيز شرمنده ميکند. دهههاست که دانشمندان تلاش ميکنند تا يک جاذب صدا ارائه دهند؛ مادهاي که به دقت مهندسي شده است تا بتواند امواج آکوستيک را براي برقراري آرامش و سکوت مديريت کند.
پژوهشگران "دانشگاه بريستول"(University of Bristol) انگلستان به تازگي دريافتهاند که ممکن است چنين فراساختاري در حال حاضر در طبيعت و در بال حشرات موسوم به "بيد"(Moth) بدون گوش وجود داشته باشد.
پولکهاي پارو شکل برخي از بيدها، کارآيي زيادي در جذب صدا دارند و ميتوان آنها را به عنوان فرامواد طبيعي طبقهبندي کرد.
فراماده معمولا به ساختاري گفته ميشود که انسان آن را مهندسي ميکند و نميتوان آن را در طبيعت يافت. اگرچه گاهي امکان کشف ساختارهاي بيولوژيکي فراهم ميشود که آرزوي آنها را داشتهايم و ما را شگفتزده کردهاند.
اين يک کشف هيجانانگيز است که نشان ميدهد چقدر اين فرامواد در طبيعت نادر هستند. نمونههاي کمي از اين فرامواد نادر در طبيعت وجود دارند که از ميان آنها ميتوان به ابريشم کرمهاي ابريشم اشاره کرد. پولک روي بال بيدها، نخستين فراماده آکوستيک است که تاکنون در طبيعت کشف شده است.
پژوهشگران با مدلسازي ساختار طبيعي بالهاي دو گونه بيد بدون گوش و دو گونه پروانه را مدلسازي کردند و نشان دادند که چگونه اندازه و فضاهاي خالي ميان پولکهاي بال پروانه به صورت منحصر به فردي شکل ميگيرد و پوششي مخفي را به وجود ميآورد که صد برابر باريکتر از طولانيترين طول موجهاي صدايي است که ميتواند جذب کند.
اين قابليت، به حشرات امکان ميدهد تا سبک باشند و در هوا باقي بمانند و از خطر خفاشها نيز در امان باشند. اين موفقيتي است که مهندسان سالها در آرزوي رسيدن به آن بودند.
به گفته پژوهشگران، بررسيها نشان ميدهند که پيادهسازي کاربردي اين ايده، پيش از علم مدرن در طبيعت وجود داشته است. درک اين ساختارها و مکانيسمها، امکان ابداع مواد و ابزار باريکتر و سبکتري را براي کنترل صدا فراهم ميکند.
اين فراماده طبيعي به احتمال زياد، محصول ميليونها سال تکامل است؛ بنابراين دانشمندان نبايد زياد سخت بگيرند.
از آنجا که خفاشها وسيلهاي براي شنيدن صداهاي فرکانس بالا ندارند، عادت دارند که موقعيت طعمه خود را در تاريکي پيدا کنند. طعمههايي مانند بيدهاي بدون گوش که شبها بيرون ميآيند، بايد راههايي داشته باشند که به شام خفاشها تبديل نشوند.
اين حشرات تحت چنين فشارهايي، پوشش منحصر به فردي از پولکهاي مخفي را تکامل دادهاند که نه تنها روي قفسه سينه و مفاصل بال آنها وجود دارد، بلکه روي بالهاي آنها نيز قرار گرفته است.
پژوهشگران با کمک يک ميکروسکوپ الکتروني نشان دادهاند که پولکهاي روي بال بيدها، يک پوشش نرم با ضخامت کمتر از ۰/۳ ميليمتر ايجاد ميکنند. طول موج مورد استفاده خفاشها براي موقعيتيابي، تقريبا ۱۷ ميليمتر است.
پژوهشگران به بررسي بالهاي بيد بدون گوش و پروانه پرداختند و اثر صدا را بر بالهاي با پولک و بدون پولک بررسي کردند. آنها دريافتند که بال پروانه، هيچ تکاملي تحت فشار خفاشها نداشته است و ويژگيهاي جذب صدا را ندارد.
از سوي ديگر، بالهاي پروانه، پوششي نرم از پولکهايي داراي شکل و الگو را شامل ميشود که براي هر فرکانس صداي خفاش قابل تنظيم شدن است.
پولکها توانستند اکوهاي مافوق صوت را کاهش دهند و حتي به کاهش دادن صدا در پايينترين فرکانسهاي آزمايششده بپردازند.
جاذبهاي متخلخل ديگري که اين ميزان از جذب را دارند، بسيار ضخيمتر هستند و فقط در محدوده باريکي از فرکانس به جذب صدا ميپردازند.
پژوهشگران اميدوارند که اين کشف بتواند به ابداع ابزارهاي موثرتري براي از بين بردن صدا کمک کند که سبکوزن هستند.
اين پژوهش، در مجله "PNAS" به چاپ رسيد.