Kiderült, a mozaik mintázatok nagyon hatékonyak a természetben

A mozaik mintázatot védelemre, mozgásra és egyebekre használják az organizmusok. Az embereket elbűvöli a mozaikok szépsége, de sok más faj számára a mozaik mintázat túllép az esztétikán. Csempeszerű minták ismétlődő mintázata díszíti a rovarok szemeit, a cápa száját, a napraforgó fejét és sok más organizmust. A Berlini Humboldt Egyetem kutatóinak a PNAS Nexus tudományos magazinban novemberben megjelent dolgozata ezekről a mozaik mintázatokról számol be, melyeknek egy sor előnnyel bírnak. A kutatók arra voltak kíváncsiak, hogyan tudnák a mozaikos felületeket a bioinspirálta eszközökben hasznosítani?

Ezek a felszíni mintázatok minden méretben léteznek, és nem csak egyetlen, vagy néhány családfára korlátozódik a biológiában. Ez egy olyan megoldás, amit az evolúció sokszor és egymástól függetlenül felfedezett. A kutatók arra voltak kíváncsiak, hogy a mozaikos felületeket hogyan tudnák ezt a bioinspirálta eszközökben hasznosítani? Olyan organizmusokat vizsgáltak, melyeknek felületének mintázata ismétlődő egységekből áll, és amiket összekötő anyag választ el, például lapok, vagy valamiféle habarcs. A kutatók ezeket a természetes mintázatokat biológiai csempézésnek nevezik. Száz mintát katalogizáltak, melyeket internetes oldalakról, közösségi médiából és tudósokkal való eszmecsere során gyűjtöttek.

A légy és sok más rovar összetett szemei ommatídium mozaikokból áll, melyek egyenként fogják be a képeket, amiket aztán a rovar agya egyetlen képpé állít össze. 
Fotó: Science News

 

A mozaik mintázat számos fajnál megfigyelhető

A katalógusban lévő mozaikok elképesztő mérettartományokat ívelnek át, a vírusok fehérjeburkában lévő a több nanométer széles capsomerektől az óriás teknős héjának több tíz centiméter széles lemezeiig. Az organizmusok is széles körben szerepelnek a listán, köztük növények, ízeltlábúak, emlősök, halak, medveállatkák, és puhatestűek. Ráadásul a mozaik mintázat számos funkciót szolgál, például a rovarok összetett szemének fénybefogását, vagy a cápáknál a csontváz védelmét. Sok esetben több funkciót is szolgálnak. Például a mozaikkal kirakott elefántbőr repedések hálózataival rendelkezik, amik megtartják a vizet és a sarat, segítve a testhőmérséklet szabályozását, valamint a védelmet nyújt a paraziták és a napsugárzás ellen. A leggyakoribb azonban az, hogy a mozaikos felület védelmet nyújt, miközben lehetővé tesz bizonyos rugalmasságot. Ha ez csak egy szilárd felület, akkor lehet, hogy a mozgás korlátozott lenne, vagy nem lenne szabályozva oly módon, ahogyan például a tatuk esetében látjuk. Az egyik irányban majdnem labdává tudnak gömbölyödni, a másik irányban azonban nagyon merevek.

A HIV vírus kapszidja (fehérjeburka), mely a vírus genomját védi, több száz védi a vírus genomját.
Fotó: Science News

Ezen természetes mozaik mintázatok geometriáját és előnyeit tanulmányozva, a tervezők esetleg sok termék felületét képesek lesznek jobbá tenni. Példa erre például az a térdvédő, ami alkalmazkodik a fejlődő gyermekekhez, vagy a hűtő funkcióval ellátott épülethomlokzat.

(Forrás: Science News: https://www.sciencenews.org/)