جلبک‌های درخشان، برای ربات‌های نرم نور تولید می‌کنند+فیلم

امواج زیست‌تاب که گاهی در جریان جزر و مد قرمز در سواحل سن‌دیِه گو دیده می‌شوند، الهام‌بخش محققان برای ساخت این وسایل بودند. شِنگیانگ کای (Shengqiang Cai)، استاد مهندسی مکانیک و هوافضا در دانشکده مهندسی جِیکوبز در سن‌دیگو، در یک شب بهاری، هنگام تماشای امواج آبی درخشان همراه با خانواده‌اش، علاقه‌مند شد که بداند منشأ این منظره خیره‌کننده چیست.

منبع این درخشش نوعی جلبک تک‌سلولی به نام دینوفلاژلات است؛ اما آنچه برای کای جذاب بود این است که متوجه شد دینوفلاژلات‌ها در معرض تنش مکانیکی، مانند نیروهای ناشی از امواج اقیانوس، نور تولید می‌کنند. او گفت: این برای من بسیار جالب بود؛ زیرا تحقیقاتم بر مکانیک مواد متمرکز است؛ یعنی هر آنچه به نحوه تأثیر تغییر شکل و استرس بر رفتار مواد مربوط می‌شود.

کای می‌خواست از این درخشش طبیعی استفاده کند تا وسایلی برای ربات‌های نرم تولید کند که بتوانند در تاریکی، بدون نیاز به برق از آن‌ها استفاده کنند. او با مایکل لَتز (Michael Latz)، زیست‌شناس دریایی در مؤسسه اقیانوس‌شناسی اسکریپس در دانشگاه کالیفرنیا، همکاری کرد. لتز درباره زیست‌تابی دینوفلاژلات‌ها و نحوه واکنش آن‌ها به شرایط مختلف جریان آب مطالعه می‌کند. این همکاری فرصتی عالی برای ادغام تحقیقات بنیادی لاتز درباره زیست‌تابی با دانش کای درخصوص کاربردهای رباتیک علم مواد بود.

محققان برای ساخت این دستگاه‌ها، محلول کشت دینوفلاژلات Pyrocystis lunula را در داخل حفره‌ای از یک ماده نرم، کشسان و شفاف تزریق می‌کنند. این ماده می‌تواند در وسایلی با اَشکال مختلف استفاده شود؛ از جمله ورق‌های مسطح، ساختارهایی به شکل ایکس و کیسه‌های کوچک.

هنگامی که مواد فشرده یا کشیده می‌شوند یا به هر نحوی تغییر شکل می‌دهند، محلول دینوفلاژلات در داخل وسیله جاری می‌شود. تنش مکانیکی ناشی از این جریان، باعث درخشش دینوفلاژلات‌ها می‌شود.

این وسایل به اندازه‌ای حساس هستند که حتی یک ضربه سبک هم باعث می‌شود بدرخشند. کای گفت: زیبایی این وسایل در سادگی آن‌ها است. اساساً نیازی به تعمیر و نگهداری ندارند. محلول کشت را به آن‌ها تزریق می‌کنیم و تمام! تا زمانی که آن‌ها با نور خورشید شارژ شوند، می‌توان حداقل به مدت یک ماه، بارها و بارها از آن‌ها استفاده کرد. هر یک از این وسایل زیست‌بوم کوچک خودش است؛ یک ماده زنده مهندسی‌شده.