من الأشجار إلى المحار، استوحى باحثون بجامعة تكساس الأميركية نوعا من «البلاستيك الذكي»، يكون صلبا في بعض الأماكن ولينا وممتدا في أماكن أخرى، باستخدام ضوء ومحفز فقط لتغيير الخصائص من الصلابة إلى المرونة والعكس، ما أدى إلى إنتاج مادة جديدة أقوى بعشر مرات من المطاط الطبيعي، ويمكن أن تؤدي إلى إلكترونيات وروبوتات أكثر مرونة. تم الإعلان عن هذا الإنجاز (الخميس) في دورية «ساينس».
يقول زكريا بيج، أستاذ الكيمياء المساعد والمؤلف المشارك بالدراسة في تقرير نشره الموقع الرسمي لجامعة تكساس «هذه هي المادة الأولى من نوعها، التي لدينا القدرة على التحكم في خصائصها الفيزيائية، باستخدام الضوء وأحد المحفزات، وستكون هذه المادة مفيدة في الإلكترونيات القابلة للارتداء أو الروبوتات اللينة والمرنة».
ولطالما سعى العلماء لتقليد خصائص الهياكل الحية، مثل الجلد والعضلات، باستخدام المواد الاصطناعية، حيث إنه في الكائنات الحية، غالبًا ما تجمع الهياكل سمات مثل القوة والمرونة، وعند استخدام مزيج من المواد الاصطناعية المختلفة لتقليد هذه الصفات، غالبا ما تفشل المواد وتتفكك ويحدث تمزق عند التقاطعات بين المواد المختلفة.
وفي كثير من الأحيان، عند تجميع المواد معا، خاصة إذا كانت لها خواص ميكانيكية مختلفة تماما، فإنها تتجه إلى التفكك، غير أن بيج وفريقه تمكنوا من التحكم وتغيير هيكل مادة تشبه البلاستيك، باستخدام الضوء وأحد المحفزات لتغيير حالتها بين الصلابة والتمدد.
وبدأ الكيميائيون بـ«مونومر»، وهو جزيء صغير يرتبط بجزيء آخر مثله لتشكيل اللبنات الأساسية لهياكل أكبر تسمى البوليمرات التي تشبه البوليمر الموجود في البلاستيك الأكثر استخداما، وبعد اختبار 12 من المحفزات، وجدوا واحدا، عند إضافته إلى «المونومر» وإظهار الضوء المرئي، نتج عنه بوليمر شبه بلوري يكون أكثر صلابة في المناطق التي يلامسها الضوء، بينما تحتفظ المناطق غير المضاءة بخصائصها الناعمة والمطاطية.
ويحدث التفاعل في درجة حرارة الغرفة، والمونومر والمحفز متاحان تجاريا، واستخدم الباحثون مصابيح (ليد) زرقاء غير مكلفة كمصدر للضوء في التجربة، ويستغرق التفاعل أيضا أقل من ساعة ويقلل من استخدام أي نفايات خطرة، مما يجعل العملية سريعة وغير مكلفة وموفرة للطاقة وغير ضارة بالبيئة.
وسيسعى الباحثون بعد ذلك إلى تطوير المزيد من المنتجات باستخدام هذه المواد، حيث يمكن استخدامها كأساس مرن لتثبيت المكونات الإلكترونية في الأجهزة الطبية أو استخدامها في مجال الروبوتات لتحسين الحركة والمتانة.
