חלונות חכמים בהשראת שערות האף

מאת: אופיר מרום
חוקרים מאוניברסיטת MIT שבארה"ב ייצרו חומר אלסטי המצופה במבנים מקרוסקופיים דמויי שערות, שניתן לשלוט בהן על ידי הפעלת שדה מגנטי.

סיליה (cilia) הן שערות קטנות המזדקרות מתאים מסוימים, כמו אלו שנמצאות בדרכי הנשימה או במערכת הרבייה הנקבית ביונקים. באזורים אלה השערות מכסות את פני השטח, הן זזות בתדירות קבועה ובסנכרון כדי ליצור תנועה של מה שנמצא על המשטח בין אם כדי לסלק חלקיקים, כפי שקורה באף, או כדי ליצור תנועה של נוזלים, כפי שקורה למשל בחצוצרות.   

"אנחנו רואים הרבה את המבנים הדינמיים האלה בטבע", אמר יאנגיינג ז'ו (Yangying Zhu), חוקר מאוניברסיטת MIT . "אז חשבנו, 'מה אם היינו יכולים להנדס מבנים בגודל מיקרוני, ולגרום להם לזוז?" זה יוכל להרחיב את הפונקציונליות של המשטחים". וכך, בהשראת הסיליה, הצליח צוות החוקרים ליצור מערך של מיקרו שערות על שכבה שקופה של סיליקון. כל מיקרו-שערה כזאת עשויה ניקל, אורכה 70 מיקרון ורוחבה 25 מיקרון - כרבע מקוטרה של שערה אנושית. כאשר הוכנס המבנה החדש בין שני מגנטים, נמצא שניתן לשלוט על הזווית ועל הכיוון של השערות, מכיוון שהן נוטות בהתאם לכיוון השדה המגנטי. במטרה ללמוד על יכולות המשטח החדש, הוזרקו עליו מים דרך מחט. תחת השדה המגנטי, זרם הנוזל רק לכיוון אליו נטו המיקרו שערת. אותו אפקט פעל גם כאשר הועמד המערך כנגד קיר. בשילוב של מתח פנים והטיית עמודים, המים טיפסו כלפי מעלה, על פני המערך, כנגד כוח הכבידה. 

בנוסף, מכיוון שמערך השערות בנוי על מצע של סיליקון שקוף, נמצא שבעזרת הטיית המיקרו שערות ניתן לשלוט על כמות האור החודר – כמו ששינוי זווית התריסים בחלון מאפשרת לסנן את השמש. הדינאמיות של המשטח החדש פותחת שלל אפשרויות לשימושים נוספים, הדורשים שליטה בזמן אמת על זרימת נוזלים ועל מעבר אור, כמו חלונות חכמים, עור מלאכותי או מעבדה על שבב (lab on chip).  

מקור הידיעה