Drukowanie 3D pomaga badaczom zrozumieć, jak małe pająki tworzą tęcze

Zespół badawczy kierował Bor-Kai Hsiung, stypendysta podyplomowy w Scripps Institution of Oceanography na University of California w San Diego. Jego badania rozpoczęły się, gdy był doktorantem na Uniwersytecie w Akron, i zebrał międzynarodowy zespół biologów, fizyków i inżynierów. Zespół rozpoczął badania struktur fotonicznych pająka przy użyciu wielu technik, które obejmowały mikroskopię świetlną i elektronową, obrazowanie hiperspektralne, obrazowanie scatterometrii i modelowanie optyczne. Wykorzystali oni wyniki do sformułowania hipotez dotyczących tego, w jaki sposób pająk stworzył swoją tęczę.

Te hipotezy zostały następnie przetestowane przy użyciu techniki nano 3D printing, w której wydrukowano kilka modeli 3D. Modele te pomogły badaczom odkryć, że opalizowanie pochodzi z wyspecjalizowanych skal brzusznych, które łączą mikroskopijne kontury 3D w kształcie płata z nanoskalowymi strukturami siatki dyfrakcyjnej na powierzchni. Interakcja między powierzchnią siatki nano-dyfrakcyjnej i mikroskopijną krzywizną skal umożliwia separację i izolację światła na długości składowych fal pod drobniejszymi kątami i mniejszymi odległościami, niż to jest możliwe w przypadku obecnych technologii inżynieryjnych.

" Jedno z głównych pytań, na które chciałem odpowiedzieć w moim Ph.D. rozprawa brzmiała "w jaki sposób natura moduluje opalizowanie?" - powiedział Hsiung. "Z punktu widzenia biomimetyki, aby w pełni zrozumieć i odpowiedzieć na pytanie, należy wziąć pod uwagę ekstremum z obu stron. Celowo postanowiłem zbadać te maleńkie pająki z intensywną opalizacją po zbadaniu nie opalizujących niebieskich ptaszników. "

Badanie może zaowocować nową technologią kolorystyczną, ponieważ wprowadza nowe pomysły, które wcześniej nie były możliwe. Jednak, jak to często bywa, badacze odkryli, że natura jest zdolna do rzeczy, których ludzie, nawet z naszą zaawansowaną technologią, nie są.

"Jako inżynier, odkryłem fascynujące struktury tego pająka kolory to sposób, w jaki te długie, skomplikowane struktury ewoluują, mogą jeszcze przewyższyć ludzką inżynierię "- powiedział Radwanul Hasan Siddique, doktor habilitowany w Caltech. "Nawet przy zastosowaniu zaawansowanych technik wytwarzania nie mogliśmy odtworzyć dokładnych struktur. Zastanawiam się, w jaki sposób pająki montują te fantazyjne wzory strukturalne! "

Drukowanie 3D odegrało istotną rolę w odkryciach, które powstały, powiedział naukowiec.

" Nanoskal 3D drukowanie pozwoliło nam na eksperymentalne sprawdzenie naszych modeli,co było naprawdę ekscytujące "- powiedział Matthew Shawkey z University of Akron. "Mamy nadzieję, że techniki te staną się powszechne w przyszłości."

Badania zostały udokumentowane w badaniu zatytułowanym "Rainbow peacock pająki inspirujące miniaturową opalizującą optykę", do której można uzyskać dostęp tutaj. Autorzy to Bor-Kai Hsiung, Radwanul Hasan Siddique, Doekele G. Stavenga, Jürgen C. Otto, Michael C. Allen, Ying Liu, Yong-Feng Lu, Dimitri D. Deheyn, Matthew D. Shawkey i Todd A. Blackledge. < / p>

Porozmawiaj o tym i innych tematach drukowania 3D na stronie 3DPrintBoard.com lub podziel się poniższymi przemyśleniami.