जटिल रेशम जाल फेंकने वाले मकड़ियों को शिकार पकड़ने में मदद करता है

संयुक्त राज्य अमेरिका - इख़बारी समाचार एजेंसी

प्रकृति की इंजीनियरिंग का चमत्कार: मकड़ी का रेशम जो सामग्री की सीमाओं को धता बताता है

प्राकृतिक इंजीनियरिंग की जटिल दुनिया में, कुछ डिज़ाइन जाल फेंकने वाली मकड़ी के जाल जितने आकर्षक या प्रभावी हैं। इन जाल बिछाने वाले जीवों में एक अनूठी शिकार रणनीति है: वे अपने जालों को भोले-भाले शिकार पर फेंकते हैं, जिसके लिए एक ऐसी सामग्री की आवश्यकता होती है जो अविश्वसनीय रूप से मजबूत और असाधारण रूप से लचीली दोनों हो। हाल के शोध ने लाल-भूरे रंग की जाल फेंकने वाली मकड़ी (Asianopis subrufa) द्वारा उत्पादित रेशम की सूक्ष्म वास्तुकला में गहराई से उतरकर, एक परिष्कृत डिजाइन का खुलासा किया है जो सामग्री विज्ञान के मूलभूत समझौतों को पार करता है।

लाल-भूरे रंग की जाल फेंकने वाली मकड़ी एक नाटकीय शिकार तकनीक का उपयोग करती है। सिर के बल नीचे लटकते हुए, यह अपने जाले को अपने पैरों से पकड़ती है, इससे पहले कि वह इसे अपने लक्ष्य की ओर फेंके। यह क्रिया जाल को अत्यधिक ताकतों के अधीन करती है, जिससे इसके कुछ हिस्से मात्र एक-दसवें सेकंड में अपनी प्रारंभिक लंबाई के 24 गुना तक खिंच जाते हैं। उल्लेखनीय रूप से, जाल इस अविश्वसनीय खिंचाव को टूटे बिना झेलता है। "Proceedings of the National Academy of Sciences" में प्रकाशित हालिया अध्ययन में विस्तृत यह उपलब्धि, रेशम की जटिल संरचना को श्रेय दी जाती है।

शोधकर्ताओं ने रेशम की जटिल संरचना की कल्पना करने के लिए स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग किया। उन्होंने पाया कि जाल एक समान सामग्री नहीं है। इसके बजाय, यह अत्यधिक लचीले रेशम से बने कोर से बना है, जो कुंडलित या लूप वाली लकीरों की एक श्रृंखला से घिरा हुआ है। यह दो-घटक डिजाइन इसके असाधारण गुणों की कुंजी है। आमतौर पर, उच्च लोच वाली सामग्री कम मजबूत होती है, और मजबूत सामग्री अक्सर भंगुर होती है। हालांकि, जाल फेंकने वाली मकड़ी का रेशम चतुराई से दोनों विशेषताओं को एकीकृत करता है।

लचीले कोर को घेरने वाली कुंडलित लूपें एक परिष्कृत शॉक-एब्जॉर्बिंग सिस्टम के रूप में कार्य करती हैं। जब जाल खींचा जाता है, तो ये लूप धीरे-धीरे सीधे हो जाते हैं। यह प्रक्रिया लागू बल की एक महत्वपूर्ण मात्रा को अवशोषित करती है, जिससे लचीले कोर को समय से पहले टूटने के बिंदु तक पहुंचने से रोका जा सके। एक बार जब लूप पूरी तरह से सीधे हो जाते हैं, तो कोर फाइबर खिंचना शुरू कर देता है, जिससे आवश्यक विस्तार होता है।

आगे के विश्लेषण से पता चला है कि मकड़ी रेशम के गुणों पर उल्लेखनीय नियंत्रण प्रदर्शित करती है, इसे जाल के विभिन्न हिस्सों के लिए अनुकूलित करती है। मकड़ियाँ जाले के प्रत्येक भाग के लिए अपेक्षित विशिष्ट यांत्रिक मांगों के आधार पर लूपों की कॉइलिंग की डिग्री को समायोजित कर सकती हैं। इसका मतलब है कि जिन हिस्सों में अधिक खिंचाव की उम्मीद है, उन्हें अधिक कुंडलित लूपों के साथ डिजाइन किया गया है, जबकि अन्य क्षेत्रों में विशुद्ध शक्ति को प्राथमिकता दी जा सकती है। इस स्तर का अनुकूलन मकड़ी की जन्मजात जैविक इंजीनियरिंग क्षमताओं का प्रमाण है।

इस विशेष रेशम का उत्पादन अलग-अलग जैविक मार्गों को शामिल करता है। लूप वाली संरचनाएं कोर लोचदार फाइबर का उत्पादन करने वाले रेशम ग्रंथियों के एक अलग सेट से बाहर निकाली जाती हैं। यह अलगाव सुनिश्चित करता है कि प्रत्येक घटक को उसके विशिष्ट कार्य के लिए आवश्यक इष्टतम आणविक संरचना और गुणों के साथ निर्मित किया जाए। परिणाम एक समग्र सामग्री है जो सरल, मोनोलिथिक संरचनाओं की क्षमताओं से कहीं बेहतर प्रदर्शन करती है।

यह खोज बायोमिमिक्री और सामग्री विज्ञान के लिए गहन प्रभाव डालती है। यह सामग्री की सीमाओं की पारंपरिक समझ को चुनौती देता है और उन्नत सामग्री डिजाइन करने के लिए नए रास्ते खोलता है। ऐसी सिंथेटिक फाइबर की कल्पना करें जो अत्यधिक प्रभाव को अवशोषित कर सके, ऐसे वस्त्र जो अद्वितीय लचीलापन और स्थायित्व प्रदान करते हों, या इस प्राकृतिक आश्चर्य से प्रेरित नए प्रकार के सुरक्षात्मक गियर भी। यह अध्ययन जटिल समस्याओं के लिए प्रकृति के सुरुचिपूर्ण समाधानों से सीखने की अपार क्षमता पर प्रकाश डालता है।

जे.ओ. वोल्फ सहित वैज्ञानिकों के नेतृत्व वाले शोध में इस बात पर प्रकाश डाला गया है कि जैविक प्रणालियों ने सामान्य इंजीनियरिंग समझौतों को कैसे दूर करने के लिए परिष्कृत तंत्र विकसित किए हैं। इस मकड़ी के रेशम के सटीक संरचनात्मक और यांत्रिक गुणों का अध्ययन करके, वैज्ञानिक नई पीढ़ी की सामग्री के विकास को प्रेरित करने की उम्मीद करते हैं जो असाधारण रूप से मजबूत और उल्लेखनीय रूप से लचीली दोनों हैं, जिससे सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग में वर्तमान में संभव की सीमाओं को आगे बढ़ाया जा सके।

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