تلفيق فناوريها را ميتوان يكي از هيجانانگيزترين عرصههاي علوم نوين دانست و بخصوص زماني كه صحبت از فناوريهاي زيستي به عنوان بخشي از ماجرا مطرح ميشود، جذابيت نهفته در اين هيجان بيشتر ميشود. يكي از جالبترين جلوههاي اين عرصه، تلاش دانشمندان براي توليد نسل آتي لامپهاي روشنايي با استفاده از رشتههاي حياتيDNA است. در اين پروژه جديد كه پيشبيني ميشود تحولي نوين در صنايع الكترونيك جهان ايجاد كند، دانشمندان دست به ابتكار جالب توجهي زدهاند و با افزودن رنگينههاي فلوئورسنتي به رشتههايDNA و پس از آن تاباندن رشتههايDNA در نانوفيبرها، ماده جديدي ساختهاند كه نور سفيدي از خود منتشر ميكند.
دانشمندان جوان دانشگاه كانكتيكات آمريكا در صدر اين پروژه جالب توجه قرار دارند و البته نسبت به آينده آن و ايجاد تحولي بنيادين در فناوري سيستمهاي روشنايي بسيار اميدوارند. اين ماده از قابليت خوبي در جذب انرژي از نور ماوراءبنفش برخوردار بوده و در عين حال طيف رنگي متنوعي از نور ــ از آبي گرفته تا نارنجي و سفيد ــ را از خود منتشر ميكند كه البته اين نكته به ويژگيهاي مختلف رنگينهاي مربوط ميشود كه در توليد لامپ به كار گرفته شده است. به نظر ميرسد كه توليد لامپهايي از اين دست در آينده به عنوان يكي از فناوريهاي تحولگرا به شمار آيد.
دانشمندان اين پروژه به سرپرستي پروفسور گئورگي سوزينگ در ادامه اين پروژه با پوشاندن ديودهاي تابشكننده نور ماوراءبنفش از اين ماده جديد وسايل منتشركننده نور سفيدي ساختهاند كه در مقايسه با سيستمهاي روشنايي فعلي از مزاياي قابل توجهي برخوردار است. در عين حال كه توليد نور با استفاده از اين تكنيك در نوع خود جالب توجه است، اين امكان نيز وجود خواهد داشت تا با انجام تنظيمات خاصي، نور سفيد توليد شده را گرم يا سرد كرد. اين ماده جديد را ميتوان براي ساخت نسل منحصربهفردي از لامپهاي نوري ارگانيكي به كار برد. تابشكنندههاي نوري كه به اين ترتيب ساخته ميشوند، از طول عمر بيشتري نيز برخوردار خواهند بود؛ زيراDNA پليمر بسيار قدرتمندي است.
به عقيده دانشمندان،DNA از حيث قدرت فراتر از ساير پليمرها است؛ به گونهاي كه در مقايسه با پليمرهاي مستحكم اكريليكي، DNA تا 50 برابر قدرتمندتر نشان داده است. اين مادهDNA كه براي اكثر كارشناسان جالب توجه است و تنظيم رنگ نور آن نيز امكانپذير شده است، مبتني بر نوعي مكانيسم انتقال انرژي ميان دو رنگينه فلوئورسنتي متفاوت ساخته شده است. كليد نهفته در اين فرآيند، جدا نگاه داشتن اين مولكولهاي رنگي در فاصله 2 تا 10 نانومتر از يكديگر است. هنگامي كه نور تـابـشـي مـاوراءبـنفش روي اين ماده تابانده ميشود، يكي از اين رنگدانهها، انرژي را جذب كرده و رنگ آبي توليد ميكند. در اين حال اگر مولكول رنگي ديگر در فاصله مناسبي قرار داشته باشد، توانايي جذب بخشي از انرژي نور آبي و در نهايت انتشار نور نارنجي را خواهد داشت.
يكياز جالبترين جلوههاي فناوري، تلاش دانشمندان براي توليد نسل جديد لامپهاي روشنايي با استفاده از رشتههاي حياتي DNA است
دانشمندان به اين نتيجه رسيدهاند كه به وسيله اعمال تغييراتي در نسبت اين دو مولكول رنگي، اين امكان به وجود خواهد آمد تا رنگ تركيبي نوري را كه اين ماده جديد منتشر ميكند، مطابق با اميال و سليقههاي گوناگون تغيير داد. تغيير ميزان رنگينه همچنين اين امكان را فراهم ميسازند تا رشتههاي پيچشي مناسبتري نيز توليد كرد. به عنوان مثال دانشمندان دريافتهاند كه با افزايش نسبت رنگ در رشتهDNA از 33/1 به 10 درصد اين امكان فراهم ميشود تا نور سفيد را از نوع سرد به گرم تغيير داد.
به عقيده پروفسور گئورگي سوزينگ، با استفاده از امكان تغيير نسبت رنگها در اين فناوري، حتي ميتوان نور زرد يا آبي ملايم نيز به دست آورد كه اين همه صرفا به واسطه استفاده از رشتههايDNA به دست ميآيد.البته درگذشته نيز تلاشهاي نسبتا مشابهي در اين عرصه صورت گرفته است كه در برخي از اين موارد، محققان از موادي نظير نانوذرات سيليكا كه داراي ساختارهاي نانويي هستند، براي دستيابي به فاصله مناسب يادشده ميان دو مولكول رنگي استفاده كرده بودند؛ اما به عقيده بسياري از كارشناسان و از جمله ديويد والت از محققان علوم شيمي در دانشگاه تافت، به نظر ميرسد كه مزيت اصلي نهفته در اين تكنيك نوين، اين نكته باشد كه فيبرهايDNA مولكولهاي رنگي ياد شده را به بهترين شيوه ممكن كه طي آن انتقال انرژي فلوئورسنت با راندمان بالايي صورت ميگيرد، هدايت ميكنند. از آن گذشته هنگامي كه حجم بيشتري از رنگ در ساير مواد به كار گرفته ميشوند، شروع به همپوشاني و شكلگيري تودههاي رنگي ميكنند كه اين خود 2 پيامد نامطلوب به دنبال دارد؛ نخست آن كه انتقال انرژي كاهش يافته و در نتيجه خروجي نور نيز با افت قابل توجهي همراه ميشود و دوم آن كه امكان تنظيم دقيق رنگ نور وجود نخواهد داشت.
اما فيبرهايDNA مورد نظر چگونه ساخته شدهاند؟ دانشمندان اين پروژه و از جمله پروفسور گئورگي سوزينگ، تركيب محلولي ازDNA ماهي قزلآلا تهيه كرده و آن را با دو رنگ متفاوت تركيب كردند. در ادامه، اين محلول به آهستگي از سوزن بسيار ظريفي به بيرون پمپاژ شده و در عين حال ولتاژ مناسبي نيز از جريان الكتريكي ميان نوك سوزن و صفحه مسي پوشيده از شيشه برقرار ميشود. همزمان با خارج شدن مايع از سر سوزن، خشك شده و نانوفيبرهاي درازي توليد ميشود كه بلافاصله روي پوشش شيشهاي تهنشين ميشود.
در مرحله بعدي، دانشمندان نانوفيبرهاي به دست آمده را مستقيما روي سطحLED نور ماوراءبنفش ميتابانند تا تابشكننده نور سفيد مورد نظر را توليد كنند. در فرآيند تاباندن فيبرهاي نانويي، دو مولكول رنگي متفاوت به صورت خودكار خود را به دو نقطه متفاوت از رشتهDNA متصل ميكنند. دانشمندان در پروژههاي قبلي دريافته بودند كه اين نانوفيبرها تا 10 بار نور روشنتري در مقايسه با فيلمهاي باريك رنگي شامل DNA توليد ميكنند. اما كارشناسان عكسالعملهاي جالب توجهي نسبت به اين فناوري نوين داشتهاند. بسياري از دانشمندان معتقدند كه اين فناوري نوين، پروژه بسيار كاربردي خـواهـد بود كه در عرصههاي گوناگون صنعتي و الكترونيكي به كار گرفته خواهد شد. بررسيهاي اوليه روي اين پروژه نشان داده است كه ميتوان به جاي اتكا بر تكنيك انتقال انرژي ميان دو رنگ فلوئورسنتي، تنها با تغيير نسبت آنها ميتوان هر رنگ مورد دلخواه را توليد كرد.
دانشمندان آينده اين فناوري را روشن ارزيابي ميكنند، با اين حال معتقدند كه طرحهايي از اين دست هنوز در ابتداي كار خود قرار دارند و تبديل ساختن آنها به فناوري كـاربـردي، نـيـازمـنـد صـرف زمـان و بـودجـههاي تحقيقاتي بيشتري است و از اين رو ميتوان به آن به عنوان نوعي آيندهنگري در علوم نوين نگريست. بدون شك در آينده، صنعت توليد سيستمهاي روشنايي با تغييرات شگرفي روبهرو خواهد شد كه علت عمده آن تغيير نگاهها به منابع انرژي و تغييرات بنيادين در چگونگي استفاده از آنها خواهد بود. همچنين با توجه به فناوريهاي نويني كه روزبهروز در زمينه سيستمهاي الكترونيكي و روشنايي ارائه ميشوند، اين نياز بخوبي احساس ميشود كه نسل جديدي از فناوريهاي مرتبط با سامانههاي روشنايي ارائه شوند.
زهرا شفاعت
