به نقل از «باشگاه خبرنگاران»

دانشمندان سبک‌ترین رنگ جهان را ساختند

تاریخ انتشار: ۱۲ فروردین ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۷۴۳۶۰۲۰

این رنگ با الهام از بال‌های پروانه، بدون استفاده از رنگدانه و از طریق آرایش نانوذرات به صورت ساختاری ایجاد می‌شود و محققان آن را «رنگ پلاسمونیک» (plasmonic paint) می‌نامند.

بر اساس محاسبات آنها، تنها ۱.۴ کیلوگرم (۳ پوند) از رنگ پلاسمونیک برای پوشاندن یک هواپیمای بوئینگ ۷۴۷ کافی است، در حالی که برای پوشاندن آن با رنگ معمولی به دستکم ۴۵۴ کیلوگرم (۱۰۰۰ پوند) رنگ تجاری نیاز است.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

این بدان معناست که این رنگ می‌تواند به میزان قابل توجهی گاز‌های گلخانه‌ای مورد نیاز برای پرواز را کاهش دهد. البته باید گفت که این رنگ فقط در آزمایشگاه ایجاد شده و بنابراین تا تولید انبوه آن فاصله زیادی داریم.

یکی از انگیزه‌های بزرگ برای عرضه این رنگ به بازار این است که می‌توان از آن برای خنک نگه داشتن سازه‌ها نیز استفاده کرد. ساختار رنگ پلاسمونیک کل طیف مادون قرمز را منعکس می‌کند، بنابراین گرمای کمتری جذب می‌شود.

محققان اعلام کردند که سطوح زیر رنگ جدید ۱۳ تا ۱۶ درجه سانتیگراد خنک‌تر از سطوحی هستند که با رنگ تجاری معمولی پوشانده شده‌اند.

دباشیس چاندا (Debashis Chanda)، دانشمند نانو از دانشگاه فلوریدای مرکزی که رهبری تیم سازنده‌ی این رنگ را برعهده داشت، افزود: بیش از ۱۰ درصد از کل برق در ایالات متحده صرف استفاده از تهویه مطبوع می‌شود.

تفاوت دمایی که رنگ پلاسمونیک وعده می‌دهد منجر به صرفه جویی قابل توجهی در انرژی خواهد شد. استفاده از الکتریسیته کمتر برای خنک کردن نیز انتشار دی اکسید کربن را کاهش می‌دهد و در نتیجه گرمایش جهانی کاهش می‌یابد.

در حال حاضر، رنگ‌های مبتنی بر رنگدانه برای ایجاد رنگ به مولکول‌های خاصی نیاز دارند و معمولا در رنگ‌های مدرن، این رنگدانه‌ها به‌طور مصنوعی سنتز می‌شوند.

خواص الکترونیکی هر مولکول میزان جذب نور و در نتیجه رنگی که ظاهر می‌شود را کنترل می‌کند. این بدان معناست که برای هر رنگ جدید باید یک رنگدانه جدید وجود داشته باشد. این در حالی است که رنگ پلاسمونیک از نانوذرات دو ماده بی رنگ یعنی آلومینیوم و اکسید آلومینیوم استفاده می‌کند. با چیدمان آن‌ها به روش‌های مختلف بر روی یک آینه آلومینیومی با پوشش اکسید، می‌توان نحوه پراکندگی، بازتاب یا جذب نور را کنترل کرد. فرآیند مشابهی باعث ایجاد رنگ غنی بال‌های پروانه‌ها می‌شود.

چاندا ادامه داد: رنگ ساختاری به عنوان مکانیسم اصلی تولید رنگ در چندین گونه‌ زنده عمل می‌کند که در آن‌ها آرایش هندسی دو ماده‌ بی‌رنگ همه‌ رنگ‌ها را تولید می‌کند. در حالی که هنگام استفاده از رنگدانه که ساخته‌ دست بشر است، برای ساخت هر رنگی باید از مولکول‌های جدید استفاده شود. رنگ ساختاری همان چیزی است که رنگ را بسیار سبک وزن می‌کند.

در این تحقیق، محققان رنگ ساختاری را با استفاده از یک تبخیرکننده پرتو الکترونی ایجاد کردند که یک ماده را با سرعت کنترل شده گرم می‌کند. این تبخیر کنترل‌شده به خوشه‌های کوچکی از نانوذرات آلومینیوم اجازه می‌دهد تا به خودی خود جمع شوند. با تغییر فشار و دمای تبخیر کننده پرتو الکترونی، محققان توانستند ساختار‌هایی ایجاد کنند که رنگ‌های مختلفی را منعکس می‌کند.

محققان همچنین پوسته‌های رنگی ساختاری خود را با یک چسب تجاری ترکیب کردند که این به معنای دوام رنگ برای صد‌ها سال دستکم به صورت نظری است.

این اولین رنگ جدید جهان نیست که نویدبخش خواصی باورنکردنی است. بسیاری از شما نام رنگ ونتابلک (Vantablack) را شنیده‌اید که به عنوان یکی از سیاه‌ترین رنگ‌های جهان قادر به جذب ۹۹.۹۶ درصد از نور است.

این رنگ از نانولوله‌های کربنی ریز ساخته شده است و از زمان ساخت آن تاکنون رنگ‌های سیاه‌تری نیز بر اساس همین روش ایجاد شده است.

رنگ بی‌نهایت سفید نیز وجود دارند که ۹۸.۱ درصد نور را منعکس می‌کنند و نویدبخش کاهش نیاز به تهویه مطبوع هستند. اما برخلاف رنگ پلاسمونیک، رنگ‌های بسیار سفید برای انعکاس نور به رنگدانه‌ها متکی هستند و ونتا بلک نیز در حال حاضر تک‌رنگ است.

با این وجود برای رسیدن به روزی که تنها از یک قوطی کوچک برای رنگ آمیزی کل خانه خود استفاده کنیم، راه زیادی پیش رو داریم.

منبع: ساینس‌آلرت

باشگاه خبرنگاران جوان علمی پزشکی فناوری

منبع: باشگاه خبرنگاران

کلیدواژه: فناوری جدید فناوری نوین رنگ پلاسمونیک رنگ ها

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.yjc.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «باشگاه خبرنگاران» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۷۴۳۶۰۲۰ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

انسان نخستین بار کی سرما خورد؟

ایتنا - انسان خردمند (هومو ساپینس) چه زمانی در تاریخ برای اولین بار سرما خورد؟
پاسخ به این سوال دشوار است؛ تا حدی به این دلیل که از میان ویروس‌های متعددی که باعث سرماخوردگی می‌شوند، تنها تعداد کمی از آن‌ها در بقایای به‌جا مانده از انسان‌ها کشف می‌شوند چرا که ویروس سرماخوردگی اغلب در بافت‌های نرم مانند ریه وجود دارد و کم‌تر در استخوان و دندان قابل ردیابی است. با این حال این امکان وجود دارد که برخی از اولین انسان‌های خردمند دست‌کم ۳۰۰ هزار سال پیش به سرماخوردگی مبتلا شده‌ باشند. 

«سرماخوردگی معمولی» یک اصطلاح کلی برای گروهی از عفونت‌‌های تنفسی است که افراد با سیستم ایمنی سالم، به صورت خفیف به آن‌ مبتلا می‌شوند. راینوویروس‌ها، کروناویروس‌ها و ویروس سین‌سیشیال تنفسی (RSV/ ویروس پیوسته‌یاخته‌ای تنفسی) اغلب عوامل اصلی‌اند. البته این عوامل بیماری‌زا (پاتوژن‌ها) قبل از آنکه بین مردم شیوع پیدا کنند، احتمالا از سایر مهره‌داران به انسان منتقل شده‌اند.

جوئل ورتهایم، ویروس‌شناس تکاملی از دانشگاه کالیفرنیا به لایو‌ساینس گفت، باتوجه به زندگی انسان خردمند با حیوانات، قرار گرفتن بشر در معرض ویروس‌های جدید اجتناب‌ناپذیر بوده است.

معمولا زمانی که ویروس حیوانی به بدن انسان وارد می‌شود، قادر به ایجاد عفونت و آلودگی نیست، زیرا با میزبان جدید سازگار نیست، با این حال ویروس‌ها گاه برای جهش موفقیت‌آمیز و حتی انتشار بین انسان‌ها مجموعه‌ای از ژن‌های مناسب دارند؛ مانند ویروس‌هایی که در همه‌گیری کووید‌ــ۱۹ یا آنفلوانزای خوکی ظهور کردند.

البته دانشمندان درباره زمان اولین شیوع ویروس‌های سرماخوردگی نظرهای متفاوتی دارند. به عقیده برخی دانشمندان، این ویروس‌ها می‌توانند هم‌زمان با طلوع تمدن بشری یعنی پنج تا شش هزار سال قبل، از حیوانات به انسان‌ها منتقل شده‌ باشند؛ زمانی که انسان‌ها زندگی در مناطقی نزدیک به هم را آغاز کردند که عوامل بیماری‌زا به‌راحتی می‌توانستند بین آن‌ها گسترش یابند و هم‌زمان پرورش حیوانات حامل این ویروس‌ها را نیز آغاز کردند.

اما همه دانشمندان با این فرضیه موافق نیستند. فرانسوا بالوکس، زیست‌شناس دانشگاه کالج لندن، می‌گوید انسا‌ن‌های «شکارچی‌ــ‌گردآورنده» که کشاورزی نمی‌کردند یا دام پرورش نمی‌دادند هم می‌توانستند از طریق شکار در معرض این ویروس‌های حیوانی قرار بگیرند. انسان شکارچی‌ پیش از انسان خردمند وجود داشت و به نظر این زیست‌شناس، ویروس‌های سرماخوردگی مختلف در طول دوران تکامل انسان در زمان‌های مختلف پدیدار می‌شدند و از بین می‌رفتند.

او می‌گوید: «من فکر می‌کنم احتمالا یکی از رویدادهایی که به افزایش قابل‌توجه جذب عوامل بیماری‌زا در انسان منجر شد، پخش شدن آن‌ها در خارج آفریقا بود که طی آن احتمالا به ویروس‌های سرماخوردگی جدید مبتلا شدند. بقایای قدیمی‌ترین انسان‌ خردمندی که در خارج از آفریقا کشف شد، متعلق به ۲۱۰ هزار سال قبل بود.»

دانشمندان برای کشف پیدایش این ویروس سراغ حفاری‌های باستان‌شناسی رفتند. به گفته کارشناسان، ویروس‌های سرماخوردگی زیاد خوبی باقی نمی‌مانند. این ویروس‌ها به طور معمول در بافت‌های نرم مانند ریه که پس از مرگ از بین می‌روند، اثر باقی می‌گذارند و در بافت‌های مقاوم مانند استخوان و دندان یافت نمی‌شوند.

البته ژنوم‌های ویروسی در بقایای انسان‌های باستانی یافت شده‌اند اما فقط ویروس‌های مبتنی بر دی‌ان‌ای بوده‌اند نه ویروس‌های حاوی آران‌آی (RNA) اما محققان یک کروناویروس متعلق به قرن شانزدهم را در پالپ دندان یک اسکلت‌ انسان در فرانسه پیدا کردند. این آران‌ای با کروناویروس‌های شناخته‌شده امروزی متفاوت است و نشان می‌دهد که این عوامل بیماری‌زای تاریخی احتمالا یا از بین رفته‌اند یا بدون آنکه شناسایی شوند، تکامل یافته‌اند.

بالوکس می‌گوید: «احتمالا در آینده از ویروس‌هایی که کمتر از ۲۰۰ سال پیش با ما بودند، تصویر جمعی مناسب‌تری خواهیم داشت. این امر ردیابی تاریخچه ویروس‌ها در گذشته‌های دور را برای دانشمندان آسان‌تر می‌کند.»