ऑक्टोपस से प्रेरित सिंथेटिक त्वचा गर्मी के संपर्क में आने पर छिपी हुई 'मोना लिसा' को उजागर करती है, उन्नत छलावरण का मार्ग प्रशस्त करती है

संयुक्त राज्य अमेरिका - इख़बारी समाचार एजेंसी

ऑक्टोपस से प्रेरित सिंथेटिक त्वचा गर्मी के संपर्क में आने पर छिपी हुई 'मोना लिसा' को उजागर करती है, उन्नत छलावरण का मार्ग प्रशस्त करती है

सामग्री विज्ञान में एक अग्रणी सफलता ने हमें वास्तविक दुनिया के अनुकूली छलावरण के करीब ला दिया है, एक ऐसी क्षमता जो प्रकृति के सबसे रहस्यमय जीवों में लंबे समय से देखी गई है। पेन स्टेट यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने एक नई '4डी' सिंथेटिक स्मार्ट त्वचा का अनावरण किया है, जो एक हाइड्रोजेल सामग्री है जो सूक्ष्म पर्यावरणीय बदलावों के जवाब में छिपी हुई छवियों को एन्कोड और प्रकट करने में सक्षम है। यह अभिनव सामग्री, जो ऑक्टोपस और अन्य सेफलोपोड्स की असाधारण आकार बदलने की क्षमताओं से सीधे प्रेरित है, सैन्य रक्षा से लेकर गतिशील कलात्मक प्रदर्शनों तक के क्षेत्रों में क्रांति ला सकती है।

इस उल्लेखनीय आविष्कार का मूल एक विशेष हाइड्रोजेल में निहित है, जिसे एन्कोडेड जानकारी के लिए एक कैनवास के रूप में सेवा देने के लिए 3डी-मुद्रित किया गया है। पारंपरिक मुद्रण के विपरीत जो स्याही लगाता है, पेन स्टेट टीम ने हाफटोन-एन्कोडेड मुद्रण नामक एक प्रक्रिया का उपयोग किया। इसमें लियोनार्डो दा विंची की प्रतिष्ठित 'मोना लिसा' जैसी एक छवि को पिक्सेल के एक बाइनरी ग्रिड में अनुवाद करना शामिल है। इस ग्रिड के भीतर '1' और '0' के अनुरूप क्षेत्रों को फिर मुद्रण प्रक्रिया के दौरान नियंत्रित यूवी प्रकाश का उपयोग करके विशिष्ट भौतिक गुणों के साथ प्रोग्राम किया जाता है। यह बाहरी पिगमेंट या रंगों की आवश्यकता के बिना निर्देशों को सीधे सामग्री की आंतरिक संरचना में प्रभावी ढंग से "जला" देता है।

सामान्य परिस्थितियों में, ये सूक्ष्म संरचनात्मक अंतर नग्न आंखों के लिए अगोचर होते हैं, जिससे एन्कोडेड छवि अदृश्य हो जाती है। हालांकि, जब सिंथेटिक त्वचा विशिष्ट उत्तेजनाओं – अर्थात्, तापमान में परिवर्तन या आसपास के विलायक – के संपर्क में आती है, तो बाइनरी पैटर्न के अनुरूप क्षेत्र अलग तरह से प्रतिक्रिया करते हैं। यह विभेदक प्रतिक्रिया धीरे-धीरे उनके दृश्य कंट्रास्ट को बढ़ाती है, जिससे पहले छिपी हुई छवि आश्चर्यजनक स्पष्टता के साथ तेज और उभरती है। शोधकर्ता इस घटना की तुलना इस बात से करते हैं कि अदृश्य स्याही गर्मी या एक विशेष समाधान के माध्यम से कैसे प्रकट होती है, लेकिन कहीं अधिक परिष्कृत, प्रोग्राम करने योग्य स्तर पर। वे इसे '4डी प्रिंटिंग' कहते हैं क्योंकि यह एक त्रि-आयामी वस्तु को बाहरी पर्यावरणीय संकेतों द्वारा संचालित, समय के साथ अपनी उपस्थिति को बदलने की अनुमति देता है।

इस गतिशील सामग्री के लिए प्रेरणा सीधे सेफलोपोड्स के जैविक चमत्कारों से आती है। ऑक्टोपस, कटलफिश और स्क्वीड में क्रोमेटोफोरस और मस्कुलर हाइड्रोस्टेट्स नामक विशेष न्यूरोमस्कुलर अंगों की एक जटिल प्रणाली होती है। ये संरचनाएं उन्हें अपनी त्वचा के रंग और बनावट को लगभग तुरंत बदलते हुए, तेजी से विस्तार और सिकुड़ने में सक्षम बनाती हैं। यह प्राकृतिक छलावरण उन्हें अपने परिवेश में सहजता से घुलने-मिलने, शिकारियों से बचने और आश्चर्यजनक दक्षता के साथ शिकार पर घात लगाने की अनुमति देता है। इंजीनियर लंबे समय से इस जैविक कलात्मकता को दोहराने की कोशिश कर रहे हैं, लेकिन अब तक सफलता सीमित रही है।

“तंत्रिकाओं और मांसपेशियों की यह जटिल प्रणाली नरम शरीर वाले जीवों को एक साथ अपनी ऑप्टिकल उपस्थिति, सतह की बनावट और आकार को बदलने की उल्लेखनीय क्षमता प्रदान करती है,” शोध दल ने अपने अध्ययन में नोट किया, जो इस सप्ताह प्रतिष्ठित पत्रिका नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित हुआ था। पेन स्टेट की सफलता सिंथेटिक जीव विज्ञान में एक महत्वपूर्ण छलांग का प्रतिनिधित्व करती है, जिसमें एक ही, नरम सामग्री का उपयोग करके उपस्थिति की एक समान गतिशील सीमा प्राप्त की जाती है।

अपने नवाचार को प्रदर्शित करने के लिए, टीम ने पहले "PSU" अक्षरों को एक हाइड्रोजेल फिल्म में एन्कोड किया, जो तापमान परिवर्तन पर दिखाई देने लगे। जटिलता को बढ़ाते हुए, उन्होंने "मोना लिसा" की एक ग्रेस्केल छवि को सफलतापूर्वक एम्बेड किया। इसके निहितार्थ गहरे हैं। यह तकनीक सैन्य वर्दी और वाहनों के लिए उन्नत अनुकूली छलावरण का आधार बन सकती है, जिससे उन्हें गतिशील वातावरण से मेल खाने के लिए गायब होने या अपनी उपस्थिति बदलने की अनुमति मिलती है। रक्षा के अलावा, संभावित अनुप्रयोगों में स्मार्ट वस्त्र शामिल हैं जो मांग पर जानकारी या पैटर्न प्रदर्शित करते हैं, उच्च मूल्य वाले सामानों के लिए नकली विरोधी उपाय, या यहां तक कि प्रतिक्रियाशील वास्तुशिल्प सतहें भी।

यह शोध एक बढ़ती हुई प्रवृत्ति का हिस्सा है जहां वैज्ञानिक प्रेरणा के लिए प्रकृति की ओर तेजी से रुख कर रहे हैं। हाल के वर्षों में, अन्य संस्थानों ने समान जैव-प्रेरित सामग्रियों का पता लगाया है: रटगर्स विश्वविद्यालय के इंजीनियरों ने 3डी-मुद्रित सिंथेटिक मांसपेशी विकसित की जो प्रकाश के साथ आकार बदलती है, जबकि स्टैनफोर्ड के शोधकर्ताओं ने लचीली सामग्री बनाई जो इलेक्ट्रॉन बीम द्वारा लक्षित होने पर सूज जाती थी। यहां तक कि रोबोटिक्स विशेषज्ञों ने भी ऑक्टोपस जैसे, थोड़े डरावने "टेंटेकल बॉट" बनाने का जोखिम उठाया है, जो यांत्रिक हथियारों और चूसने वालों से लैस हैं, जो सेफलोपोड क्षमताओं के प्रति स्थायी आकर्षण को प्रदर्शित करते हैं।

जैसा कि औद्योगिक इंजीनियर और अध्ययन के सह-लेखक होंगताओ सन ने समझाया, “हम सामग्री में निर्देश प्रिंट कर रहे हैं। वे निर्देश त्वचा को बताते हैं कि जब उसके आसपास कुछ बदलता है तो कैसे प्रतिक्रिया करनी है।” सामग्री में सीधे निर्देशों को एम्बेड करने की यह अवधारणा सामग्री डिजाइन के लिए एक नया प्रतिमान खोलती है, जहां कार्यक्षमता न केवल अंतर्निहित होती है बल्कि अनुकूली और प्रोग्राम करने योग्य भी होती है। हालांकि अभी भी अपने शुरुआती चरणों में है, यह '4डी' सिंथेटिक त्वचा इंजीनियरिंग की सरलता और जैविक ज्ञान के एक प्रभावशाली अभिसरण का प्रतिनिधित्व करती है, जो एक ऐसे भविष्य का संकेत देती है जहां सामग्री जीवित जीवों जितनी गतिशील और प्रतिक्रियाशील होती है।

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