연구원은 6 월 5 일 저널에 발표 된 논문에서 자신의 연구 결과를 자세히 설명합니다.
심해 생물은 생물 발광,저조도에서 볼 수있는 눈,훨씬 더 큰 먹이를 삼킬 수있는 입과 같은 매혹적인 적응을 진화 시켰습니다. 다음과 같은 일부 종 심해 용 물고기(아리스토스토미아스 신틸란),투명한 이빨을 가지고 있습니다.
“우리의 지식으로는 아직 자세히 탐구되지 않은 적응이다.”라고 샌디에고 제이콥스 공과 대학의 재료 과학 박사 과정 학생 인 오드리 벨라스코 호건은 말했다. “이 이빨이 투명한 이유를 연구함으로써 우리는 드래곤 피시와 같은 심해 유기체와 그들이 환경에서 살기 위해 진화 한 적응을 더 잘 이해할 수 있습니다.”
투명한 이빨은 어두운 몸과 함께 용 물고기를 먹이에 본질적으로 보이지 않게 만든다고 벨라스코 호건은 설명했다. 이 위장 때문에 드래곤 피시는 작고(길이가 약 15 센티미터)비교적 느리지 만 심해의 최고 포식자 중 하나입니다.
“그들은 대부분의 시간을 턱을 벌리고 앉아서 무언가가 오기를 기다린다. 그들의 치아는 항상 노출,그래서 그들은 반사 또는 환경에서 어떤 생물 발광 빛을 산란하지 않도록 그들이 투명하는 것이 중요합니다,”벨라스코-호건은 말했다.
드래곤 피시의 치과 변장의 신비를 해결하기 위해 연구자들은 전자 현미경,집중 이온빔 및 나노인덴셜 테스트의 조합을 사용하여 치아의 나노 구조를 이미지화하고 분석했습니다. 그들은 치아가 외부 에나멜 같은 층과 내부 상아질 층 모두에서 독특한 특성을 가지고 있음을 발견했습니다.
에나멜과 같은 층은 빛이 치아 표면에서 산란 또는 반사되는 것을 방지하는 방식으로 구조화 된 하이드 록시 아파타이트 나노 결정으로 구성됩니다. 상아질 층은 또한 그 자체의 특별한 방식으로 구조화됩니다. 그것은 상아질 세뇨관이라고 불리는 미세한 채널이 없으며,이는 인간과 다른 동물의 치아에 그들의 색깔을 부여합니다. 세관의 부재는 또한 용 물고기 치아를 투명하게 만드는 책임이 있습니다.
“일반적으로 치아는 나노 구조가 아닙니다. 그리고 그들은 상아질 세관과 같은 마이크로 스케일 특징을 갖는 경향이 있습니다. 재료 관점에서 볼 때,드래곤 피쉬 이빨이 우리가 다른 사람들에게는 보이지 않는 구조를 가지고 있다는 것을 보는 것은 정말 흥미 롭습니다.”라고 벨라스코 호건은 말했다.
“나는 또한 실험실과 자연의 물질들 사이에 근본적인 유사점이 어떻게 존재하는지가 흥미롭다”고 덧붙였다. “실험적으로,우리는 재료를 투명하게 만드는 방법은 입자 크기를 줄여 나노 구조로 만드는 것임을 알고 있습니다. 그래서 그것을 보는 것은 또한 자연이 어떻게 투명성을 달성하는지 흥미로운 평행선입니다.”
학제 간 팀워크
벨라스코-호건은 드래곤 피시 치아를 처음으로 자세히 연구 한 학제 간 연구원의 일원이었습니다. 벨라스코-호건은 치아를 이미지화하고 투명성을 특징으로하며 기계적 특성을 연구했습니다. 그녀는 마크 마이어스의 지시에 따라 일했다,샌디에고에서 나노 공학 및 기계 및 항공 우주 공학 부서의 교수.
“우리 그룹은 항상 연구 할 자연의 새로운 재료를 찾고 있습니다.”그의 연구가 생체 모방에 초점을 맞춘 마이어스는 말했다. “그리고 학제 간 협력은 우리 작업의 핵심 부분입니다. 우리가 서로 다른 배경을 가진 과학자들을 함께 모을 때,우리는 단일 실험실만으로는 할 수없는 방식으로 우리 분야의 지식을 발전시킬 수 있습니다.”
그들은 디미트리 데힌과 협력,생물 발광과 생체 모방을 연구 샌디에고의 스크립스 해양학 연구소의 해양 생물 학자. 데힌은 연구에 대한 아이디어를 제안 표본을 수집,이미징 실험을 수행하고 치아의 투명성을 특징.
“특정 환경에 대한 궁극적 인 적응 유기체를 활용하는 것은 항상 기술 혁신의 원동력이었으며 드래곤 피시도 예외는 아닙니다.” “이 일반적으로 드래곤 피시와 자연에서 수집 할 수있는 폭 넓은 영감은 여전히 분명하고,생체 모방을 통해 생물학과 공학 사이의 절편은 분명 지속 가능한 혁신을위한 유리한 경로입니다.”
이 팀은 독일 자르브르브르크켄의 라이프니츠 신소재연구소 소장 에두아르드 아르츠 연구소도 참여했다. 인엠에서 물리적 분석의 머리입니다 마커스 코흐,특수 전자 현미경으로 치아의 나노 구조를 분석 하였다. 비르기트 노스더프트는 인엠엠 물리분석 분야의 기술자로서 표본에 대한 고도로 전문화된 준비를 수행하였다.
이 연구는 공군 연구실(보조금 9550-15-0009 및 9550-10-1-0555 과학 및 기술 이니셔티브에 대한 생체 모방.