Природа как источник научных открытий в 2020 году
Изменение климата и утрата биоразнообразия обнажают нашу зависимость от природы. Однако она же предлагает решения множества проблем, вдохновляя научные открытия.
Природа — "источник вдохновения для науки, потому что она нашла способ, которым Земля поддерживает жизнь", — говорит Лекс Амор из Института бионики. — "Крайне важно обращаться к биологическим образцам, успешным на протяжении тысячелетий".
От вонючего дуриана до морских губок — вот подборка научных работ этого года, вдохновленных природой.
Паразитические осы
Гибкая, ультратонкая и управляемая игла, вдохновленная паразитическими осами, может облегчить удаление опухолей и тромбов с помощью малоинвазивной хирургии.
Эти насекомые откладывают яйца в живых хозяев (например, гусениц) через полую иглу — яйцеклад. Ученые из Делфтского технического университета (Нидерланды) изучили его механизм: лезвия скользят вверх и вниз поочередно, используя трение для проталкивания яиц.
Исследователи создали иглу из скользящих стержней, имитирующую яйцеклад (исследование в Frontiers in Bioengineering and Biotechnology). Новая игла способна достигать глубоко расположенных частей тела для ввода лекарств или удаления вредных образований, минимизируя травмы и время восстановления пациента.
Паучий шелк
Пауки плетут шелк для ловли добычи, а люди теперь могут использовать его для создания оптических линз, способных визуализировать вирусы, невидимые невооруженным глазом.
В исследовании, опубликованном в июне в Journal of Applied Physics, ученые использовали каркасную нить паука-сенокосца в качестве основы для линзы. Они покрыли нить воском, накапали на нее смолу, которая, конденсируясь, образовала купол. Затем линзу запекали в УФ-печи.
Полученная оптическая линза размером с эритроцит может использоваться для визуализации наноразмерных объектов, таких как вирусы, или внутренней структуры биологических тканей. Поскольку линза сделана из натурального нетоксичного материала, ее можно безопасно использовать внутри тела.
Морская губка
Причудливая скелетная структура глубоководной стеклянной губки "корзинка Венеры" (Venus' flower basket) из Тихого океана может вдохновить на создание более прочных небоскребов, длинных мостов и легких космических кораблей (сентябрьское исследование в Nature Materials).
Ученые обнаружили, что структура трубчатого скелета губки обеспечивает более высокое отношение прочности к весу, чем традиционные конструкции, используемые веками в строительстве.
"Мы изучаем взаимосвязь структуры и функции в скелетных системах губок более 20 лет, и эти виды продолжают нас удивлять", — сказал соавтор Джеймс Уивер, ученый из Гарвардского университета.
Дуриан
Плод дуриана, известный своим сильным запахом, может получить новое неожиданное применение — помощь в зарядке мобильных телефонов и электромобилей.
В февральском исследовании (Journal of Energy Storage) ученые описали создание сверхлегких и пористых материалов — аэрогелей — из дуриана.
Аэрогели являются "отличными суперконденсаторами", похожими на резервуары для энергии, которые плавно ее отдают, — сказал соавтор, доцент Сиднейского университета Винсент Гомес. — "Они могут быстро накапливать большое количество энергии в небольшом устройстве размером с батарею", а затем поставлять энергию для зарядки электронных устройств за несколько секунд.
Бамбуковые здания
Бамбук привлекает внимание как универсальный строительный материал. Но как сделать его достаточно прочным?
В майском исследовании (ACS Nano) ученые нашли ответ: частичное удаление лигнина (органического вещества, образующего древесную ткань) и обработка бамбука в микроволновой печи почти удвоили его прочность.
Это открытие может увеличить популярность бамбука как легкой, быстрорастущей и устойчивой альтернативы загрязняющим материалам.
"В природном мире, от лесов до глубин океанов, есть "столько разума", который можно использовать, — говорит Лекс Амор. — "Мы можем использовать бионику... чтобы не только учиться у мудрости природы, но и исцелять себя и эту планету в процессе".