फोटोनिक नैनोस्फियर बेबी शेलफिश को शिकारियों से छिपाने में मदद करते हैं

शोधकर्ताओं ने एक नैनोमटेरियल-आधारित रिफ्लेक्टर की खोज की है जो कुछ शिशु क्रस्टेशियंस में आंखों के रंगद्रव्य पर निर्भर करता है। रंगद्रव्य, जो आइसोक्सैंथोप्टेरिन के छोटे क्रिस्टलीय क्षेत्रों से बने होते हैं, जानवरों को पूरी तरह से पारदर्शी बनने की अनुमति देते हैं और इस प्रकार शिकारियों से छिप जाते हैं। संरचनाएं जैव-संगत कृत्रिम फोटोनिक सामग्रियों के विकास को प्रेरित कर सकती हैं।

समुद्र में रहने वाले कई जीव शिकार बनने से बचने के लिए पारदर्शी दिखाई देते हैं, लेकिन उनकी आंखें उन्हें धोखा दे सकती हैं क्योंकि उनमें अपारदर्शी रंग होते हैं। अपनी आंखों को बेहतर ढंग से छिपाने के लिए, कई क्रस्टेशियंस ने रिफ्लेक्टर विकसित किए हैं जो उनकी आंखों के अंधेरे रंग को ढक देते हैं, जिससे एक "आंख की चमक" उत्पन्न होती है जो उस पानी के तरंग दैर्ध्य से मेल खाने वाली तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश को प्रतिबिंबित करती है, यानी दृश्य प्रकाश की तरंग दैर्ध्य (400 से 750 एनएम) ).

उनके नए काम में, विस्तार से बताया गया है विज्ञान, शोधकर्ताओं के नेतृत्व में जोहान्स हताजा का यूनिवर्सिटी ऑफ कैंब्रिज ब्रिटेन में और बेंजामिन पामर से बेन गुरियन यूनिवर्सिटी इज़राइल में, मीठे पानी की प्रजातियों सहित झींगा और झींगा की कई प्रजातियों का अध्ययन करने के लिए ऑप्टिकल और क्रायोजेनिक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग किया गया मैक्रोब्रैचियम रोसेनबर्गी.

उन्होंने पाया कि आंखों की चमक क्रस्टेशियंस की आंखों के आंतरिक भाग पर क्रिस्टलीय आइसोक्सैन्थोप्टेरिन नैनोस्फेयर युक्त फोटोनिक ग्लास से बनी अत्यधिक परावर्तक कोशिकाओं द्वारा निर्मित होती है। आंखों की चमक का रंग गहरे नीले से हरे/पीले तक होता है, जो नैनोस्फेयर के आकार और उन्हें कैसे व्यवस्थित किया जाता है, इस पर निर्भर करता है। पामर बताते हैं कि यह मॉड्यूलेशन प्राणियों को विभिन्न पृष्ठभूमि रंगों के साथ "मिश्रित" होने में मदद करता है, जो दिन के समय और जिस गहराई में वे खुद को पाते हैं, उसके आधार पर भिन्न होता है।

एक अच्छा आश्चर्य

जैसा कि विज्ञान में कभी-कभी होता है, शोधकर्ताओं ने अपनी खोज काफी संयोग से की - क्योंकि वे शुरू में अध्ययन कर रहे थे कि झींगा की कुछ प्रजातियों के विकास के दौरान उनमें आइसोक्सैन्थोप्टेरिन क्रिस्टल कैसे बनते हैं। दरअसल, पिछले काम में, उन्होंने पाया था कि वयस्क डिकैपोड क्रस्टेशियंस अपने द्वारा ग्रहण किए जाने वाले प्रकाश की मात्रा को बढ़ाने के लिए इन क्रिस्टल से बने रेटिना के पीछे स्थित एक बैक-स्कैटरिंग रिफ्लेक्टर (टेपेटम) का उपयोग करते थे।

पामर बताते हैं, "हालांकि, हमें एक अच्छा आश्चर्य हुआ, जब हमने पाया कि लार्वा झींगा भी क्रिस्टलीय रिफ्लेक्टर का उपयोग करते हैं - यद्यपि वयस्कों के लिए एक बहुत ही अलग ऑप्टिकल उद्देश्य के लिए।" “हमारा काम एक अन्य समूह के पिछले अध्ययन पर आधारित है जिसने इस प्रभाव को पाया था लार्वा स्टोमेटोपॉड क्रस्टेशियंस. हमने यह भी पाया कि आंखों की चमक की घटना अलग-अलग रंग की आंखों वाले अन्य लार्वा डिकैपोड क्रस्टेशियंस में मौजूद है।

पृष्ठभूमि में अदृश्य

इस परावर्तन के लिए ज़िम्मेदार सामग्री की खोज करने के लिए, टीम ने क्रायोजेनिक-स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग किया - एक ऐसी तकनीक जो गीले जैविक ऊतक के निर्जलीकरण के परिणामस्वरूप कलाकृतियों को पेश किए बिना जैविक ऊतक को जीवन के करीब की स्थिति में चित्रित करने की अनुमति देती है। प्राप्त छवियों से पता चला कि परावर्तक गोले से बना था। ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन टोमोग्राफी और इलेक्ट्रॉन विवर्तन का उपयोग करके बारीकी से जांच करने पर, शोधकर्ताओं ने पाया कि गोले वयस्क क्रस्टेशियन आंखों की तरह ही आइसोक्सैन्थोप्टेरिन क्रिस्टल से बने थे।

"हालांकि, लार्वा मामले में, गोले की शारीरिक स्थिति और ऑप्टिकल फ़ंक्शन बहुत अलग है," पामर बताते हैं भौतिकी की दुनिया. "परावर्तक आंख में अवशोषित पिगमेंट के ऊपर बैठता है और जानवरों को पृष्ठभूमि के खिलाफ अदृश्य बनाने के लिए विशिष्ट आंखों के पिगमेंट से दूर प्रकाश को प्रतिबिंबित करता है।"

उनका कहना है कि छलावरण की कुंजी गोले के आकार को नियंत्रित करने की जानवर की क्षमता है, जो, जैसा कि उल्लेख किया गया है, परावर्तक का रंग निर्धारित करता है। उन्होंने आगे कहा, अध्ययन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा हताजा और द्वारा किया गया कम्प्यूटेशनल कार्य था लुकास शेरटेल. पामर बताते हैं, "उनके त्रि-आयामी मॉडल ने हमें परावर्तक के ऑप्टिकल गुणों पर कई संरचनात्मक मापदंडों के प्रभाव का परीक्षण करने की अनुमति दी, जिसमें कण आकार, कण भरने का अंश, सेल आकार, कण द्विभाजन और कण खोखलापन शामिल है।"

जैविक जैवखनिजीकरण

शोधकर्ताओं का कहना है कि वे अब बेहतर ढंग से समझना चाहेंगे कि विभिन्न जीव विभिन्न कार्यों के लिए प्रकाश में हेरफेर करने के लिए क्रिस्टलीय सामग्रियों का उपयोग कैसे करते हैं। पामर बताते हैं कि यह क्षेत्र, जिसे जैविक जैवखनिजीकरण के रूप में जाना जाता है, समुदाय में और अधिक ध्यान आकर्षित कर रहा है। यहां एक महत्वपूर्ण प्रश्न यह समझना है कि वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए कृत्रिम समकक्षों को संश्लेषित करने के नए तरीके विकसित करने के उद्देश्य से जीव इन सामग्रियों के क्रिस्टलीकरण को कैसे नियंत्रित करते हैं।

बैक्टीरिया नैनोस्फेयर छोटे क्रस्टेशियंस को छिपाने में मदद कर सकते हैं

वे कहते हैं, "हालाँकि हम मौलिक विज्ञान के बारे में अधिक चिंतित हैं, यह बहुत संभव है कि इस अध्ययन से जैव-प्रेरित सामग्री उत्पन्न हो सकती है।" “आइसोक्सैन्थॉप्टेरिन नैनोस्फेयर में अविश्वसनीय रूप से उच्च अपवर्तक सूचकांक (कुछ क्रिस्टलोग्राफिक दिशाओं में लगभग 2.0) होता है, जो उन्हें प्रकाश को प्रतिबिंबित करने में बेहद कुशल बनाता है। और यह तथ्य कि परावर्तित प्रकाश के रंग को गोले के आकार को नियंत्रित करके ट्यून किया जा सकता है, सिद्धांत रूप में, उन्हें बहुत बहुमुखी ऑप्टिकल सामग्री बनाता है।

पामर कहते हैं, वर्तमान में पारंपरिक अकार्बनिक बिखरने वाली सामग्रियों (उदाहरण के लिए खाद्य योजक, पेंट और सौंदर्य प्रसाधनों में प्रयुक्त) को कार्बनिक एनालॉग्स से बदलने में बहुत रुचि है। "इस कार्य में वर्णित सामग्री एक उत्कृष्ट उम्मीदवार होगी लेकिन कई मूलभूत चीजें हैं जिन्हें हमें पहले सीखने की आवश्यकता है।"

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/photonic-nanospheres-help-baby-shellfish-hide-from-predators/