കമ്പിളി പോലെയുള്ള വസ്തുക്കൾ ഓർമ്മിക്കാനും ആകൃതി മാറ്റാനും കഴിയും

മുടി സ്‌ട്രെയ്‌റ്റൻ ചെയ്‌ത ആർക്കും അറിയാവുന്നതുപോലെ, വെള്ളമാണ് ശത്രു.കഠിനമായ ചൂടിൽ നേരെയാക്കുന്ന മുടി വെള്ളത്തിൽ തൊടുമ്പോൾ തന്നെ ചുരുളുകളായി തിരിച്ചുവരും.എന്തുകൊണ്ട്?കാരണം മുടിക്ക് ഷേപ്പ് മെമ്മറി ഉണ്ട്.ചില ഉത്തേജകങ്ങളോടുള്ള പ്രതികരണമായി അതിന്റെ ആകൃതി മാറ്റാനും മറ്റുള്ളവരോടുള്ള പ്രതികരണമായി അതിന്റെ യഥാർത്ഥ രൂപത്തിലേക്ക് മടങ്ങാനും അതിന്റെ ഭൗതിക സവിശേഷതകൾ അനുവദിക്കുന്നു.
മറ്റ് സാമഗ്രികൾക്ക്, പ്രത്യേകിച്ച് തുണിത്തരങ്ങൾക്ക് ഇത്തരത്തിലുള്ള ആകൃതി മെമ്മറി ഉണ്ടെങ്കിൽ എന്തുചെയ്യും?ഈർപ്പം ഏൽക്കുമ്പോൾ തുറന്നതും ഉണങ്ങുമ്പോൾ അടഞ്ഞതുമായ കൂളിംഗ് വെന്റുകളുള്ള ഒരു ടീ-ഷർട്ട് അല്ലെങ്കിൽ ഒരു വ്യക്തിയുടെ അളവുകൾക്കനുസരിച്ച് നീളുന്നതോ ചുരുങ്ങുന്നതോ ആയ എല്ലാ വസ്ത്രങ്ങളും സങ്കൽപ്പിക്കുക.
ഇപ്പോൾ, ഹാർവാർഡ് ജോൺ എ പോൾസൺ സ്കൂൾ ഓഫ് എഞ്ചിനീയറിംഗ് ആൻഡ് അപ്ലൈഡ് സയൻസസിലെ (SEAS) ഗവേഷകർ ഒരു ബയോ കോമ്പാറ്റിബിൾ മെറ്റീരിയൽ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്, അത് ഏത് ആകൃതിയിലും 3D- പ്രിന്റ് ചെയ്യാനും റിവേർസിബിൾ ഷേപ്പ് മെമ്മറി ഉപയോഗിച്ച് മുൻകൂട്ടി പ്രോഗ്രാം ചെയ്യാനും കഴിയും.മുടി, നഖം, ഷെല്ലുകൾ എന്നിവയിൽ കാണപ്പെടുന്ന നാരുകളുള്ള പ്രോട്ടീനായ കെരാറ്റിൻ ഉപയോഗിച്ചാണ് മെറ്റീരിയൽ നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്.ടെക്സ്റ്റൈൽ നിർമ്മാണത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന അഗോറ കമ്പിളിയിൽ നിന്നാണ് ഗവേഷകർ കെരാറ്റിൻ വേർതിരിച്ചെടുത്തത്.
ഈ ഗ്രഹത്തിലെ ഏറ്റവും വലിയ മലിനീകരണക്കാരിൽ ഒന്നായ ഫാഷൻ വ്യവസായത്തിലെ മാലിന്യങ്ങൾ കുറയ്ക്കുന്നതിനുള്ള വിശാലമായ ശ്രമത്തെ ഗവേഷണം സഹായിക്കും.ഇതിനകം, സ്റ്റെല്ല മക്കാർത്തിയെപ്പോലുള്ള ഡിസൈനർമാർ കമ്പിളി ഉൾപ്പെടെയുള്ള വസ്തുക്കൾ വ്യവസായം എങ്ങനെ ഉപയോഗിക്കുന്നു എന്ന് പുനർവിചിന്തനം ചെയ്യുന്നു.
“ഈ പ്രോജക്റ്റ് ഉപയോഗിച്ച്, നമുക്ക് കമ്പിളി പുനരുൽപ്പാദിപ്പിക്കാൻ മാത്രമല്ല, പുനരുപയോഗം ചെയ്ത കമ്പിളിയിൽ നിന്ന് ഇതുവരെ സങ്കൽപ്പിക്കാത്ത കാര്യങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാനും കഴിയുമെന്ന് ഞങ്ങൾ കാണിച്ചു,” സീസിലെ ബയോ എഞ്ചിനീയറിംഗ് ആൻഡ് അപ്ലൈഡ് ഫിസിക്‌സിന്റെ ടാർ ഫാമിലി പ്രൊഫസറും സീനിയറുമായ കിറ്റ് പാർക്കർ പറഞ്ഞു. പേപ്പറിന്റെ രചയിതാവ്.“പ്രകൃതിവിഭവങ്ങളുടെ സുസ്ഥിരതയ്ക്കുള്ള പ്രത്യാഘാതങ്ങൾ വ്യക്തമാണ്.റീസൈക്കിൾ ചെയ്‌ത കെരാറ്റിൻ പ്രോട്ടീൻ ഉപയോഗിച്ച്, ഇന്നുവരെ മൃഗങ്ങളെ രോമം മുറിച്ച് ചെയ്‌തിരിക്കുന്നതിനേക്കാൾ കൂടുതലോ അതിലധികമോ നമുക്ക് ചെയ്യാൻ കഴിയും, അങ്ങനെ ചെയ്യുന്നതിലൂടെ, തുണിത്തരങ്ങളുടെയും ഫാഷൻ വ്യവസായത്തിന്റെയും പാരിസ്ഥിതിക ആഘാതം കുറയ്ക്കുക.
നേച്ചർ മെറ്റീരിയലിൽ ഗവേഷണം പ്രസിദ്ധീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്.
കെരാറ്റിന്റെ ആകൃതി മാറ്റാനുള്ള കഴിവുകളുടെ താക്കോൽ അതിന്റെ ശ്രേണിപരമായ ഘടനയാണെന്ന് SEAS ലെ പോസ്റ്റ്ഡോക്ടറൽ ഫെലോയും പേപ്പറിന്റെ ആദ്യ രചയിതാവുമായ ലൂക്കാ സെറ പറഞ്ഞു.
കെരാറ്റിന്റെ ഒരൊറ്റ ശൃംഖല ആൽഫ-ഹെലിക്സ് എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഒരു സ്പ്രിംഗ് പോലുള്ള ഘടനയിൽ ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്നു.ഈ രണ്ട് ശൃംഖലകൾ ഒരുമിച്ച് വളച്ചൊടിച്ച് ഒരു കോയിൽഡ് കോയിൽ എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഒരു ഘടന ഉണ്ടാക്കുന്നു.ഈ കോയിൽഡ് കോയിലുകളിൽ പലതും പ്രോട്ടോഫിലമെന്റുകളിലേക്കും ഒടുവിൽ വലിയ നാരുകളിലേക്കും കൂട്ടിച്ചേർക്കപ്പെടുന്നു.
“ആൽഫ ഹെലിക്‌സിന്റെ ഓർഗനൈസേഷനും കണക്റ്റീവ് കെമിക്കൽ ബോണ്ടുകളും മെറ്റീരിയലിന് ശക്തിയും ആകൃതിയും മെമ്മറി നൽകുന്നു,” സെറ പറഞ്ഞു.
ഒരു ഫൈബർ വലിച്ചുനീട്ടുകയോ ഒരു പ്രത്യേക ഉത്തേജനത്തിന് വിധേയമാകുകയോ ചെയ്യുമ്പോൾ, സ്പ്രിംഗ് പോലെയുള്ള ഘടനകൾ അഴിഞ്ഞുവീഴുകയും ബോണ്ടുകൾ സ്ഥിരതയുള്ള ബീറ്റാ ഷീറ്റുകൾ രൂപപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.ഫൈബർ അതിന്റെ യഥാർത്ഥ രൂപത്തിലേക്ക് തിരികെ കൊണ്ടുവരാൻ ട്രിഗർ ചെയ്യുന്നതുവരെ ആ സ്ഥാനത്ത് തുടരും.
ഈ പ്രക്രിയ തെളിയിക്കാൻ, ഗവേഷകർ വിവിധ ആകൃതികളിൽ കെരാറ്റിൻ ഷീറ്റുകൾ 3D പ്രിന്റ് ചെയ്തു.ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡിന്റെയും മോണോസോഡിയം ഫോസ്ഫേറ്റിന്റെയും ലായനി ഉപയോഗിച്ച് അവർ മെറ്റീരിയലിന്റെ സ്ഥിരമായ ആകൃതി പ്രോഗ്രാം ചെയ്തു - അത് പ്രവർത്തനക്ഷമമാകുമ്പോൾ അത് എല്ലായ്പ്പോഴും തിരികെ വരും.
മെമ്മറി സജ്ജീകരിച്ചുകഴിഞ്ഞാൽ, ഷീറ്റ് വീണ്ടും പ്രോഗ്രാം ചെയ്യുകയും പുതിയ രൂപങ്ങളിലേയ്ക്ക് രൂപപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യാം.
ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു കെരാറ്റിൻ ഷീറ്റ് അതിന്റെ സ്ഥിരമായ ആകൃതിയായി സങ്കീർണ്ണമായ ഒറിഗാമി നക്ഷത്രത്തിലേക്ക് മടക്കി.മെമ്മറി സജ്ജീകരിച്ചുകഴിഞ്ഞാൽ, ഗവേഷകർ നക്ഷത്രത്തെ വെള്ളത്തിൽ മുക്കി, അവിടെ അത് വികസിക്കുകയും ഒത്തുചേരുകയും ചെയ്തു.അവിടെ നിന്ന് അവർ ഷീറ്റ് ഒരു ഇറുകിയ ട്യൂബിലേക്ക് ഉരുട്ടി.ഉണങ്ങിയ ശേഷം, ഷീറ്റ് പൂർണ്ണമായും സ്ഥിരതയുള്ളതും പ്രവർത്തനക്ഷമവുമായ ട്യൂബ് ആയി പൂട്ടി.പ്രക്രിയയെ വിപരീതമാക്കാൻ, അവർ ട്യൂബ് വീണ്ടും വെള്ളത്തിലേക്ക് ഇട്ടു, അവിടെ അത് അഴിച്ച് ഒറിഗാമി നക്ഷത്രത്തിലേക്ക് മടക്കി.
"3D പ്രിന്റ് ചെയ്യുന്ന ഈ രണ്ട്-ഘട്ട പ്രക്രിയ, തുടർന്ന് അതിന്റെ സ്ഥിരമായ രൂപങ്ങൾ ക്രമീകരിക്കുന്നത്, മൈക്രോൺ തലം വരെ ഘടനാപരമായ സവിശേഷതകളുള്ള ശരിക്കും സങ്കീർണ്ണമായ രൂപങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു," സെറ പറഞ്ഞു."ഇത് ടെക്സ്റ്റൈൽ മുതൽ ടിഷ്യു എഞ്ചിനീയറിംഗ് വരെയുള്ള വിപുലമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് മെറ്റീരിയലിനെ അനുയോജ്യമാക്കുന്നു."
“എല്ലാ ദിവസവും കപ്പിന്റെ വലുപ്പവും ആകൃതിയും ഇഷ്ടാനുസൃതമാക്കാൻ കഴിയുന്ന ബ്രാസ്സിയറുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ നിങ്ങൾ ഇതുപോലുള്ള നാരുകൾ ഉപയോഗിക്കുകയാണെങ്കിൽ, അല്ലെങ്കിൽ മെഡിക്കൽ തെറാപ്പിക്ക് വേണ്ടിയുള്ള ടെക്സ്റ്റൈൽസ് നിർമ്മിക്കാൻ നിങ്ങൾ ശ്രമിക്കുകയാണോ, ലൂക്കയുടെ പ്രവർത്തനത്തിന്റെ സാധ്യതകൾ വിശാലവും ആവേശകരവുമാണ്,” പാർക്കർ പറഞ്ഞു."ജീവശാസ്ത്രപരമായ തന്മാത്രകൾ മുമ്പൊരിക്കലും ഉപയോഗിച്ചിട്ടില്ലാത്ത വിധം എൻജിനീയറിങ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളായി ഉപയോഗിച്ചുകൊണ്ട് ഞങ്ങൾ തുണിത്തരങ്ങളെ പുനർനിർമ്മിക്കുന്നത് തുടരുകയാണ്."