لامپ‌هایی از جنس DNA

دانشمندان جوان دانشگاه کانکتیکات آمریکا در صدر این پروژه جالب توجه قرار دارند و البته نسبت به آینده آن و ایجاد تحولی بنیادین در فناوری سیستم‌های روشنایی بسیار امیدوارند. این ماده از قابلیت خوبی در جذب انرژی از نور ماوراءبنفش برخوردار بوده و در عین حال طیف رنگی متنوعی از نور ــ از آبی گرفته تا نارنجی و سفید ــ را از خود منتشر می‌کند که البته این نکته به ویژگی‌های مختلف رنگینه‌ای مربوط می‌شود که در تولید لامپ به کار گرفته شده است. به نظر می‌رسد که تولید لامپ‌هایی از این دست در آینده به عنوان یکی از فناوری‌های تحولگرا به شمار آید.

دانشمندان این پروژه به سرپرستی پروفسور گئورگی سوزینگ در ادامه این پروژه با پوشاندن دیودهای تابش‌کننده نور ماوراءبنفش از این ماده جدید وسایل منتشرکننده نور سفیدی ساخته‌اند که در مقایسه با سیستم‌های روشنایی فعلی از مزایای قابل توجهی برخوردار است. در عین حال که تولید نور با استفاده از این تکنیک در نوع خود جالب توجه است، این امکان نیز وجود خواهد داشت تا با انجام تنظیمات خاصی، نور سفید تولید شده را گرم یا سرد کرد. این ماده جدید را می‌توان برای ساخت نسل منحصربه‌فردی از لامپ‌های نوری ارگانیکی به کار برد. تابش‌کننده‌های نوری که به این ترتیب ساخته می‌شوند، از طول عمر بیشتری نیز برخوردار خواهند بود؛ زیراDNA پلیمر بسیار قدرتمندی است.

به عقیده دانشمندان،DNA از حیث قدرت فراتر از سایر پلیمرها است؛ به گونه‌ای که در مقایسه با پلیمرهای مستحکم اکریلیکی، DNA تا 50 برابر قدرتمندتر نشان داده است. این مادهDNA که برای اکثر کارشناسان جالب توجه است و تنظیم رنگ نور آن نیز امکان‌پذیر شده است، مبتنی بر نوعی مکانیسم انتقال انرژی میان دو رنگینه فلوئورسنتی متفاوت ساخته شده است. کلید نهفته در این فرآیند، جدا نگاه داشتن این مولکول‌های رنگی در فاصله 2 تا 10 نانومتر از یکدیگر است. هنگامی که نور تـابـشـی مـاوراءبـنفش روی این ماده تابانده می‌شود، یکی از این رنگدانه‌ها، انرژی را جذب کرده و رنگ آبی تولید می‌کند. در این حال اگر مولکول رنگی دیگر در فاصله مناسبی قرار داشته باشد، توانایی جذب بخشی از انرژی نور آبی و در نهایت انتشار نور نارنجی را خواهد داشت.

دانشمندان به این نتیجه رسیده‌اند که به وسیله اعمال تغییراتی در نسبت این دو مولکول رنگی، این امکان به وجود خواهد آمد تا رنگ ترکیبی نوری را که این ماده جدید منتشر می‌کند، مطابق با امیال و سلیقه‌های گوناگون تغییر داد. تغییر میزان رنگینه همچنین این امکان را فراهم می‌سازند تا رشته‌های پیچشی مناسب‌تری نیز تولید کرد. به عنوان مثال دانشمندان دریافته‌اند که با افزایش نسبت رنگ در رشتهDNA از 33/1 به 10 درصد این امکان فراهم می‌شود تا نور سفید را از نوع سرد به گرم تغییر داد.

به عقیده پروفسور گئورگی سوزینگ، با استفاده از امکان تغییر نسبت رنگ‌ها در این فناوری، حتی می‌توان نور زرد یا آبی ملایم نیز به دست آورد که این همه صرفا به واسطه استفاده از رشته‌هایDNA به دست می‌آید.البته درگذشته نیز تلاش‌های نسبتا مشابهی در این عرصه صورت گرفته است که در برخی از این موارد، محققان از موادی نظیر نانوذرات سیلیکا که دارای ساختارهای نانویی هستند، برای دستیابی به فاصله مناسب یادشده میان دو مولکول رنگی استفاده کرده بودند؛ اما به عقیده بسیاری از کارشناسان و از جمله دیوید والت از محققان علوم شیمی در دانشگاه تافت، به نظر می‌رسد که مزیت اصلی نهفته در این تکنیک نوین، این نکته باشد که فیبرهایDNA مولکول‌های رنگی یاد شده را به بهترین شیوه ممکن که طی آن انتقال انرژی فلوئورسنت با راندمان بالایی صورت می‌گیرد، هدایت می‌کنند. از آن گذشته هنگامی که حجم بیشتری از رنگ در سایر مواد به کار گرفته می‌شوند، شروع به همپوشانی و شکل‌گیری توده‌های رنگی می‌کنند که این خود 2 پیامد نامطلوب به دنبال دارد؛ نخست آن که انتقال انرژی کاهش یافته و در نتیجه خروجی نور نیز با افت قابل توجهی همراه می‌شود و دوم آن که امکان تنظیم دقیق رنگ نور وجود نخواهد داشت.

اما فیبرهایDNA مورد نظر چگونه ساخته شده‌اند؟ دانشمندان این پروژه و از جمله پروفسور گئورگی سوزینگ، ترکیب محلولی ازDNA ماهی قزل‌آلا تهیه کرده و آن را با دو رنگ متفاوت ترکیب کردند. در ادامه، این محلول به آهستگی از سوزن بسیار ظریفی به بیرون پمپاژ شده و در عین حال ولتاژ مناسبی نیز از جریان الکتریکی میان نوک سوزن و صفحه مسی پوشیده از شیشه برقرار می‌شود. همزمان با خارج شدن مایع از سر سوزن، خشک شده و نانوفیبرهای درازی تولید می‌شود که بلافاصله روی پوشش شیشه‌ای ته‌نشین می‌شود.

در مرحله بعدی، دانشمندان نانوفیبرهای به دست آمده را مستقیما روی سطحLED نور ماوراءبنفش می‌تابانند تا تابش‌کننده نور سفید مورد نظر را تولید کنند. در فرآیند تاباندن فیبرهای نانویی، دو مولکول رنگی متفاوت به صورت خودکار خود را به دو نقطه متفاوت از رشتهDNA متصل می‌کنند. دانشمندان در پروژه‌های قبلی دریافته بودند که این نانوفیبرها تا 10 بار نور روشن‌تری در مقایسه با فیلم‌های باریک رنگی شامل DNA تولید می‌کنند. اما کارشناسان عکس‌العمل‌های جالب توجهی نسبت به این فناوری نوین داشته‌اند. بسیاری از دانشمندان معتقدند که این فناوری نوین، پروژه بسیار کاربردی خـواهـد بود که در عرصه‌های گوناگون صنعتی و الکترونیکی به کار گرفته خواهد شد. بررسی‌های اولیه روی این پروژه نشان داده است که می‌توان به جای اتکا بر تکنیک انتقال انرژی میان دو رنگ فلوئورسنتی، تنها با تغییر نسبت آنها می‌توان هر رنگ مورد دلخواه را تولید کرد.

دانشمندان آینده این فناوری را روشن ارزیابی می‌کنند، با این حال معتقدند که طرح‌هایی از این دست هنوز در ابتدای کار خود قرار دارند و تبدیل ساختن آنها به فناوری کـاربـردی، نـیـازمـنـد صـرف زمـان و بـودجـه‌های تحقیقاتی بیشتری است و از این رو می‌توان به آن به عنوان نوعی آینده‌نگری در علوم نوین نگریست. بدون شک در آینده، صنعت تولید سیستم‌های روشنایی با تغییرات شگرفی روبه‌رو خواهد شد که علت عمده آن تغییر نگاه‌ها به منابع انرژی و تغییرات بنیادین در چگونگی استفاده از آنها خواهد بود. همچنین با توجه به فناوری‌های نوینی که روزبه‌روز در زمینه سیستم‌های الکترونیکی و روشنایی ارائه می‌شوند، این نیاز بخوبی احساس می‌شود که نسل جدیدی از فناوری‌های مرتبط با سامانه‌های روشنایی ارائه شوند.

زهرا شفاعت