मंटिस झींगा समुद्र का एक रंगीन, 10-सेमी लंबा निवासी है, जिसकी उपस्थिति ग्रह पर सबसे भयावह शिकारियों में से एक के रूप में अपनी प्रतिष्ठा को मानती है।

ये बेजोड़ क्रस्टेशियंस एक हथौड़ा के आकार के उपांग का उपयोग करते हैं, जिसे डक्टाइल क्लब कहा जाता है, जो एक ब्लिस्टरिंग में अपने शिकार पर हमला करता है 23 m/s (एक पलक झपकते से लगभग 50 गुना तेज), गरीब प्राणी के शरीर में एक बंदूक की गोली से गोली से गोली की तरह धमाकेदार। हड़ताल आसपास के पानी के माध्यम से छोटे शॉकवेव भेजने के लिए पर्याप्त ऊर्जा जारी करती है।

लेकिन बंदूकों के बारे में बात यह है कि हर गोली में फायर किया गया है। यह न्यूटन की गति का तीसरा नियम है। यदि एक बन्दूक को इसे अवशोषित करने के लिए शरीर के खिलाफ सुरक्षित रूप से लट नहीं ली जाती है, तो अचानक पिछड़े गति से गंभीर चोटें आ सकती हैं।

फिर भी हड़ताली शिकार के बावजूद शॉकवेव्स का उत्पादन करने के लिए काफी मुश्किल है, मंटिस झींगा अनहोनी बना हुआ है। यह कैसे संभव है?

लेज़र्स एक ढाल को प्रकट करते हैं

अमेरिका और फ्रांस के शोधकर्ताओं की एक टीम ने मंटिस झींगा क्लब में एक विशेष माइक्रोस्ट्रक्चर में जवाब पाया। उन्होंने पाया कि यह संरचना फोनोनिक परिरक्षण करने में सक्षम थी – एक अद्वितीय क्षमता जो इसे ध्वनिक तरंगों के प्रवाह को कुंद करने की अनुमति देती है और इस तरह से मंटिस झींगा के पुनरावृत्ति को कमजोर करती है।

उनके निष्कर्ष थे फरवरी में सूचना दी में विज्ञान।

टीम ने एक तेजी से अनुक्रम में माइक्रोस्ट्रक्चर पर लेजर दालों को निकाल दिया, जिसने एक समय में एक सेकंड के एक-बिलियन से भी कम पर अपनी प्रतिक्रिया को रोशन किया। उन्होंने इसका पालन संख्यात्मक सिमुलेशन के साथ किया।

“लोगों ने एक माइक्रोस्कोप के तहत भौतिक संरचना को देखा है, लेकिन गतिशील यांत्रिक व्यवहार की खोज नहीं की है, विशेष रूप से यह कैसे तरंग प्रसार का जवाब देता है,” अध्ययन के कोटोर और सेंटर नेशनल डी ला रेचेरचे साइंटिफिक, फ्रांस के एक शोधकर्ता मारौन अबी घणम ने कहा, फ्रांस ने कहा।

“हमने संरचना के माध्यम से लहरों को भेजकर इस व्यवहार पर ध्यान दिया और विश्लेषण किया कि उन्होंने सामग्री के साथ कैसे बातचीत की।”

ट्रिगरिंग इम्प्रेशन

एक मेंटिस झींगा का डैक्टाइल क्लब अपनी ऊर्जा को वसंत जैसी लोचदार संरचनाओं में एक साथ लेट-जैसे टेंडन द्वारा एक साथ संग्रहीत करता है। जब कुंडी जारी की जाती है, तो क्लब जारी किया जाता है। जैसा कि यह अपने पंच को वितरित करने के लिए आगे बढ़ता है, यह आसपास के पानी को विस्थापित करता है और छोटे दबाव वाले क्षेत्र बनाता है। इन क्षेत्रों के अंदर, पानी का घनत्व इतना कम हो जाता है कि यह वाष्प में बदल जाता है, एक बुलबुला को पीछे छोड़ देता है।

जब ये बुलबुले आसपास के पानी के दबाव के कारण ढह जाते हैं, तो वे काफी मात्रा में गर्मी और बहुत ही उच्च आवृत्तियों के शॉकवेव को छोड़ते हैं, सैकड़ों मेगाहर्ट्ज़ तक।

इस प्रकार, प्रत्येक डैक्टाइल-क्लब पंच दो ब्लो बचाता है: एक अपने स्वयं के पंच से और दूसरा ढहने वाले बुलबुले से, और साथ में वे क्लैम, मसल्स और अन्य क्रस्टेशियंस के कठिन गोले को तोड़ने में सक्षम हैं।

Dactyl क्लब में एक पदानुक्रमित डिजाइन है-तीन परतों में व्यवस्थित खनिज और कार्बनिक पदार्थों का एक अच्छा-ट्यून मिश्रण। सबसे बाहरी प्रभाव सतह एक पतली लेकिन कठोर अकार्बनिक सामग्री से बना है जिसे हाइड्रॉक्सपैटाइट कहा जाता है, जो पुनरावृत्ति को वितरित करता है और इसे एक बिंदु पर जमा होने से रोकता है। इसके नीचे, प्रभाव परत और आवधिक क्षेत्र में एक पैटर्न में व्यवस्थित बायोपॉलिमर फाइबर होते हैं जो महत्वपूर्ण क्षति के बिना दोहराया उच्च तीव्रता वाले प्रभाव का सामना कर सकते हैं।

पिछले अध्ययनों ने क्लब की सामग्री संरचना और प्रभाव प्रतिरोध का पता लगाया है। नया अध्ययन यह जांचने के लिए एक कदम आगे गया कि क्या सामग्री की आवधिक वास्तुकला इसके यांत्रिक प्रदर्शन को बढ़ाती है।

ऐसा होता है। टीम ने पाया कि माइक्रोस्ट्रक्चर की आंतरिक व्यवस्था एक के रूप में कार्य करती है फ़ोनोनिक बैंडगैप: एक संरचना जो कुछ आवृत्तियों की ऊर्जा तरंगों को गुजरने से रोकती है, या कम से कम महत्वपूर्ण रूप से अटेन्स, होरासियो एस्पिनोसा, एक अध्ययन कोआथोर और इलिनोइस में नॉर्थवेस्टर्न विश्वविद्यालय में मैकेनिकल और बायोमेडिकल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर, अमेरिका ने कहा।

‘एक अविश्वसनीय उदाहरण’

प्रयोगशाला में अल्ट्राफास्ट क्लब स्ट्राइक की नकल करने के लिए, टीम ने स्पंदित लेज़रों की एक जोड़ी का उपयोग किया जो प्रकाश की बहुत छोटी चमक का उत्सर्जन करते हैं: एक सामग्री की सतह पर ऊर्जा तरंगों को उत्पन्न करने के लिए और दूसरा उनका पता लगाने के लिए।

जब लेजर को एक सामग्री पर निर्देशित किया गया था, तो इसने प्रकाश और प्रेरित थर्मोलेस्टिक विस्तार को अवशोषित किया, यानी सामग्री को हीटिंग और विस्तारित किया। इसने एक लघु भूकंप की तरह सतह पर एक तनाव लहर उत्पन्न की। टीम ने सामग्री में ऊर्जा हस्तांतरण को समझने के लिए झींगा क्लब के माध्यम से लहर के आंदोलन को ट्रैक किया।

रीडिंग ने शोधकर्ताओं को फैलाव आरेखों को आकर्षित करने में मदद की – प्लॉट जो बैंडगैप्स, या विशिष्ट आवृत्ति रेंज का खुलासा करते हैं, जहां लहरें गुजर सकती हैं या काफी कमजोर हो सकती हैं। डेटा में इस पैटर्न की उपस्थिति ने टीम को संकेत दिया कि मंटिस झींगा ने खुद को पुनरावृत्ति से बचाने के लिए फोनोनिक परिरक्षण का उपयोग किया।

“और भी अधिक आकर्षक है कि हमारे निष्कर्षों से पता चलता है कि क्लब की संरचना न केवल इन तीव्र बलों का विरोध करती है, बल्कि यह भी नियंत्रित करने के लिए ठीक हो सकती है कि सदमे लहरें इसके माध्यम से कैसे प्रचार करती हैं,” एस्पिनोसा ने कहा। “संरचनात्मक मजबूती और लहर हेरफेर की यह दोहरी भूमिका कई स्तरों पर सामग्री के अनुकूलन की प्रकृति का एक अविश्वसनीय उदाहरण है।”

यहाँ सब

लंबे समय तक, वैज्ञानिकों का मानना ​​था कि विशेष रूप से ऊर्जा के प्रवाह को निर्देशित करने वाली सामग्री केवल लैब में बनाई जा सकती है, न कि जंगली में। इस तरह की सामग्रियों को मेटामेटेरियल्स कहा जाता है: इन प्रभावों को प्राप्त करने के लिए उनके पास विशेष रूप से तैयार ज्यामितीय हैं। मंटिस झींगा के बारे में नई खोज इस विश्वास को बदलने के लिए खड़ा है। प्रकृति में हमेशा मेटामेट्रिक होते थे।

अध्ययन के निष्कर्षों को सुरक्षात्मक गियर में उपयोग के लिए सिंथेटिक ध्वनि-फ़िल्टरिंग सामग्री विकसित करने के लिए भी लागू किया जा सकता है, जैसे कि सैनिकों के लिए ईयरमफ। शोधकर्ताओं ने एक बयान में कहा कि वे सेना और खेल में विस्फोट से संबंधित चोटों को कम करने के लिए नए दृष्टिकोणों को भी प्रेरित कर सकते हैं।

अबी घणम ने कहा, “हम मंटिस झींगा की वास्तुकला से प्रेरित बायोमिमेटिक संरचनाओं पर काम कर रहे हैं।” “हम यह समझने में रुचि रखते हैं कि संरचनाएं तरंगों को कैसे फँसाती हैं, यह पता लगाएं कि हम इस फंसे हुए ऊर्जा के साथ क्या कर सकते हैं, और यदि फंसे हुए ऊर्जा को दूसरे रूप में बदलना संभव है।”

संजुक्ता मोंडल एक रसायनज्ञ-विज्ञान-लेखक हैं, जो लोकप्रिय विज्ञान लेखों और एसटीईएम YouTube चैनलों के लिए स्क्रिप्ट लिखने में अनुभव के साथ हैं।