Стеклянные губки!
Стеклянные губки! Структурная инженерия глубоководной губки — это, пожалуй, самый наглядный и захватывающий пример биомиметики.🕸️✨ В самых мрачных глубинах океана, на глубине от 500 до нескольких тысяч метров, живет существо, которое выглядит как хрупкая хрустальная ваза. Это стеклянная губка. Но не позволяйте её изящному виду обмануть вас: это чудо природного инжиниринга, у которого инженеры-строители учатся строить небоскребы. Скелет губки состоит не из клеток, а из спикул — микроскопических игл из чистого диоксида кремния (кремнезема), то есть, по сути, из натурального стекла. Эти спикулы переплетаются, образуя сложную, ажурную решетку циллиндрической формы. Но самое гениальное — это схема этой решетки: Губка не строит простые квадраты. Вертикальные и горизонтальные спикулы усилены диагональными «балками», которые перекрещиваются, образуя множество треугольников. Это классический принцип, используемый в строительстве ферм для мостов и кранов. Треугольник — самая жесткая геометрическая фигура. Если присмотреться, то большие спикулы сами состоят из более мелких пучков нитей, склеенных между собой. Это делает всю конструкцию гибкой и невероятно устойчивой к колоссальному давлению океана, которое раздавило бы обычную стеклянную трубку. Наши заводы производят стекло, плавя песок при температуре выше 1000 °C. Губка делает это при температуре около 2 °C, используя только растворенную в морской воде кремниевую кислоту и специальные белки-ферменты (например, силикатеин). Губка это живой нанозавод Она послойно откладывает стекло вокруг белковой нити, создавая спикулы с удивительной точностью. Ученые всего мира пытаются разгадать этот секрет «холодного синтеза» стекла, чтобы создавать новые материалы без огромных затрат энергии. На основании губки есть пучок длинных, тонких стеклянных нитей («якорь»), которыми она крепится к илистому дну. Исследования показали, что эти нити обладают свойствами превосходного оптического волокна. Наши оптоволоконные кабели очень хрупкие: если их сильно согнуть, они ломаются и перестают проводить свет. Биологическое стекло губки имеет органическую сердцевину и слоистую структуру, что позволяет ему гнуться без повреждений. Кроме того, оно проводит широкий спектр света, включая ультрафиолет. Зачем губке оптоволокно? Внутри часто живут пары маленьких креветок (Spongicola), которые попадают туда личинками и остаются запертыми на всю жизнь. Возможно, губка проводит свет биолюминесцентных бактерий вниз, к своему основанию, чтобы привлечь этих креветок, которые очищают её изнутри и, возможно, обеспечивают питанием. Это удивительный симбиоз, построенный на оптике. Стеклянная губка доказывает: природа — самый опытный инженер во Вселенной. У неё были миллионы лет на эксперименты с геометрией, материалами и давлением. Нам остается только наблюдать, восхищаться и... копировать. 🏗️🏗️🏗️🏗️🏢🏗️🏗️🏢🏗️🏗️🏗️