اختراع شگفت انگیز برای حل مشکل ستون فقرات

محققان یک موسسه تحقیقاتی در زوریخ سوئیس تاثیر پدیده موسوم به «حافظه شکلی» را روی لایه‌ای به ضخامت ۲۰ نانومتر نشان دادند. این دستاورد به دلیل ایجاد انعطاف‌پذیری بالا می‌تواند در تولید جایگزین‌هایی برای فیبر‌های ماهیچه‌ای یا بخشی از ستون فقرات به کار رود.

آلیاژ‌هایی که بعد از تغییر شکل یافتن یا دفرمه شدن می‌توانند به ساختار اولیه خود بازگردند به اصطلاح حافظه شکلی دارند. این پدیده و نیرو‌های منتج از آن در بسیاری از سیستم‌های محرک مکانیکی به عنوان مثال در ژنراتور‌ها یا پمپ‌های هیدرولیک مورد استفاده قرار می‌گیرند.

با این حال، استفاده از این تاثیر حافظه شکلی در مقیاس کوچک نانویی امکان پذیر نبوده است. اشیای ساخته شده از آلیاژ حافظه شکلی تنها در صورتی می‌توانند به شکل اولیه خود برگردند که بزرگتر از حدود ۵۰ نانومتر باشند. محققانی از موسسه ETH زوریخ موفق شدند با استفاده از مواد سرامیک این محدودیت را پشت سر بگذارند.

در یک مطالعه منتشرشده در نشریه «ارتباطات طبیعت»، آن‌ها تاثیر حافظه شکلی را روی لایه‌ای با ضخامت حدود ۲۰ نانومتر و ساخته شده از موادی موسوم به اکسید فریک (ferroic oxides) نشان دادند. این دستاورد اکنون امکان پیاده کردن تاثیر حافظه شکلی را در ماشین‌های ریز در مقیاس نانو فراهم ساخته است.

معمولا در نمونه‌های دیگر، حافظه شکلی بر اثر دستکاری گرمایی یا مغناطیسی تغییر می‌کند. این واکنش به انرژی الکتریکی برای کاربرد‌های گسترده‌تری مناسب است. این اکسید‌ها به علت انعطاف‌پذیری بالا می‌توانند جایگزین فیبر‌های ماهیچه‌ای یا بخشی از ستون فقرات شوند.

گستره کاربرد‌ها همچنین می‌تواند شامل دستگاه‌های الکترونیکی قابل انعطاف و سیستم‌های رباتیک نرم باشد. چنین اکسید‌هایی با حافظه شکلی می‌توانند از جمله برای تولید نانوربات‌هایی بکار روند که در بدن انسان کار گذاشته می‌شوند و می‌توانند سلول‌ها را تحریک و بافت آن‌ها را ترمیم کنند. این نانوربات‌ها از طریق میدان مغناطیسی خارجی می‌توانند تحریک شوند تا به شکل دیگری درآیند و کارکرد خاصی را در بدن انسان به انجام برسانند.