نسخه‌ برداری از پاهای مارمولک با نانومواد

سطح چسبنده و خشک پاهای مارمولک‌ها، آنها را قادر کرده است که به آسانی روی دیوار و سقف راه بروند. اکنون محققان موسسه A*STAR در سنگاپور با استفاده از فناوری ساده قالب‌گیری، نانوموادی ساخته‌اند که از خواص چسبنده پاهای مارمولک‌ها تقلید می‌کنند. توانایی مارمولک‌ها برای چسبیدن به سطوح بواسطه چسب مایع نیست، بلکه بخاطر میلیون‌ها موی میکروسکوپی است که سطح پاهایشان را پوشش داده است. هر کدام از موها در انتهایش دارای ساختار شاخه‌ای (لیفی) و سلسله مراتبی است، هر شاخه (لیف) از زیرشاخه‌های متعدد تشکیل شده است، و هر زیرشاخه نیز به صدها لیفچه شکسته می‌شود که قطری بین 100 تا 200 نانومتر دارند.

ایزابل رودریگواِز و همکارانش بصورت موفقیت‌آمیزی با استفاده از تکنیک آندیزاسیون، این ساختار سلسله مراتبی را تقلید کردند. این تکنیک به آنها اجازه داد که بصورت کنترل‌شده‌ای نانوحفره‌های شاخه‌داری روی صفحه‌های ورقه آلومینیومی حکاکی کنند. این محققان سپس نانوحفره‌های مذکور را بعنوان قالب‌هایی برای ساخت یک سطح چسبنده‌ی خشک، استفاده کردند. این قالب‌های با استفاده از فرآیندی بنام نانوچاپ تقویت شده با نیروی موئینگی، روی صفحه‌های پلاستیک پلی‌کربنات چاپ شدند؛ در نتیجه یک صفحه پلی‌کربنات پرمو تشکیل شد.

این محققان برای ارزیابی کیفیت ساختار مویی سلسله مراتبی خود دو سطح مجزا ساختند: یکی با موهای شاخه‌ای نشده‌ی ساده؛ و دیگری دارای موهای شاخه‌ای شده در نوک‌شان جهت تشکیل لیف‌های نانویی بسیار مشابه با آنچه در نوک پاهای مارمولک دیده شده است. آنها متوجه شدند که نیروی چسبندگی خالص ماده مویی شاخه‌دار 150 درصد بزرگ‌تر از نیروی چسبندگی ماده خطی است.

رودریگواِز می‌گوید: "یکی از مهمترین یافته‌های این مطالعه این بینش است که چگونه می‌توان این لیف‌ها را با استفاده از یک فرآیند ساده ساخت. ساخت ساختارهای سلسله مراتبی دیگری در پلیمرها گزارش شده است، اما روش‌های ساخت استفاده شده نسبتا هزینه‌بر و پیچیده هستند و برای مقیاس‌ها بزرگ مناسب نیستند."

هزینه نسبتا بالای تلاش‌های قبلی بواسطه روش ساخت قالب است که اکنون این گروه تحقیقاتی با کمک فناوری آلومینای متخلخل خود بر این مشکل غلبه کرده است. روش ساخت قالب متخلخل شاخه‌دار این محققان ساده است و به آنها اجازه می‌دهد که با هزینه کم مساحت‌های بزرگی از ساختارهای شبیه پای مارمولک بسازند.

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی ACS Nano منتشر کرده‌اند.