Madutäht (Ophiocoma wendtii) on täpitud väikeste kristalliliste kaltsiumkarbonaat läätsedega. Mikroläätsed pakuvad tehnoloogias olulist kõneainet, ent samas on nende tootmine olnud alaliselt ülikallis. Max Plancki Ülikooli teadlased on nüüd saanud inspiratsiooni otse loodusest, tulles esile suhteliselt lihtsa ning odava meetodiga kompaktsete kaltsiumkarbonaat läätsede maatriksite valmistamiseks.
Kaltstiit-mikroläätsede jada.
Paljud elusorganismid kasvatavad mineraalse sisaldusega füüsikaliselt huvitavaid struktuure. Kaltsiumkarbonaadi (CaCO3) ning orgaanilise aine kombinatsiooni tulemusena valmivad muuhulgas merikarbid, pärlid, aga ka korallid ning merisiili okkad. Madutähe lubipantser on looduslike mineraalide kasutamise üks funktsionaalsemaid väljundeid. Meritähe sugulane madutäht oli zooloogidele tükk aega mõistatuseks, sest loom oli katsetes selgelt valgusele tundlik, ent teadlased ei suutnud tuvastada tajuorganisme. Mõned aastad tagasi avastati, et korallriffide elanik on kaetud väikeste kristalliliste kaltsiitläätsedega, mis moodustavad suure keha katva liitsilma.
Taolisi mikroläätsesid kasutatakse mitmetes optilistes süsteemides, mis vajavad alla millimeetrist resolutsiooni, näiteks fiiberoptiliste kaablite signaaliedastusmehhanismides. Seni on aga mikroläätsede tootmine olnud väga kallis protseduur, hõlmates muuhulgas pooljuhtethnoloogiat. Max Plancki Ülikooli, Konstanzi Ülikooli ning Lõuna Korea partnerite toel valmis aga nimetatud läätsede valmistamiseks üllatavalt lihtne meetod.
Teadlasrühm avastas, et toatemperatuuril moodustusid kaltsiumiga küllastatud lahuses kõigest mõne minutiga väikesed kaltsiumkarbonaat krsitallstruktuurid, mis pärast paari tundi substraati katvaks kileks kasvasid. Orgaanilise pindaktiivse aine lisamisel moodustusid kile pinnale väikesed poolkerad. „Võrreldes konventsionaalsete meetoditega, mis nõuavad steriilset keskkonda ning mitmeid valmistamisetappe, annab uus meetod võimaluse mikroläätsi toota väga odavalt ning perioodiliste jadadena,“ ütleb Kyubock Lee, teadustöö üks autoritest.
Läätsede funktsionaalsus tõestati katseliselt. Mikromeetrise läbimõõduga A tähe kujutis oli tehislikule liitsilmale suunatud miniatuursetel läätsedel hästi jälgitav. „Läätsede kõrge kvaliteet oli meile üllatus. Sedavõrd kvaliteetsete tehislike kaltsiit- mikroläätsede tootmises on tegemist esmajuhuga,“ ütles Max Plancki Instituudi materjaliteadlane Wolfgang Agermaier. Iga üksiku läätse läbimõõt on 0.006 millimeetrit ning fookuskaugus ligikaudu 0.007-0.008 millimeetrit. Lisaks näidati, et mikroläätsed on bioühilduvad, mistõttu võidakse neid kasutada muuhulgas näites rakuteaduses.
Madutähe liitsilma printsiipidele jälile jõudmine on näide üha jõudu koguvast bioloogilisest elust inspiratsiooni ammutavast materjalitehnoloogiast. Nimetatud läätsedel on haruldane omadus –kaksikmurdumisel ei teki neis topeltkujutist. Lisaks on neil vastav kuju tühistamaks võimalikke sfäärilisi aberratsioonie. „Elusloodusest materjalide sünteesiks ainest koguda on tegelikult tõsine väljakutse. Madutähe liitsilmale sarnase struktuuri laboris sedavõrd lihtne replitseerimine on haruldane,“ lisab Max Plancki Instituudi biomaterjalide osakonna juhataja Peter Fratzl.
Allikas: PhysOrg
Leave a Reply