क्या आपने कभी किसी कीड़े को कुचला है और सोचा है कि यह भिनभिनाता क्यों रहता है? अब, कल्पना कीजिए कि एक कार का टायर इसके ऊपर से गुजर रहा है; अधिकांश कीड़ों को कुचल दिया जाएगा, लेकिन इस शैतानी बख्तरबंद भृंग को नहीं। नेचर में प्रकाशित शोध से पता चला है कि दक्षिण-पश्चिमी संयुक्त राज्य अमेरिका में रेगिस्तान का यह असामान्य निवासी उन ताकतों को नजरअंदाज करता है जो स्टील से भी मजबूत एक्सोस्केलेटन की बदौलत अन्य कीड़ों को कुचल देती हैं। वैज्ञानिकों ने हाल ही में कोड को क्रैक किया, इस छोटे जानवर की जांच की और हाई-टेक स्कैन के साथ अंदर देखा। उनके निष्कर्षों से एक पहेली-जैसे कवच का पता चलता है जो कुचलने वाले दबाव के सामने भी हंसता है और भविष्य के लिए प्रेरित करता है; साइकिल के पुर्जों से लेकर हवाई जहाज़ तक सब कुछ।
क्यों बख्तरबंद भृंग कार की टक्कर से बच सकते हैं
कैलिफ़ोर्निया और एरिज़ोना के शुष्क झाड़ियों से आने वाला, शैतानी बख्तरबंद बीटल (फ्लोएड्स डायबोलिकस) उड़ान रहित है; एक पृथ्वी आलिंगन है जिसने छछूंदरों और कोयोट्स जैसे शिकारियों से अपनी रक्षा के लिए कवच विकसित किया है। केवल तीन ग्राम वजनी, इसमें एक एक्सोस्केलेटन है जो बिना झुके जमीन पर कार के टायर के केवल 100 न्यूटन बल का सामना कर सकता है। टीम के अभूतपूर्व अध्ययन में पर्ड्यू विश्वविद्यालय के प्रोफेसर पाब्लो ज़वात्तिएरी ने बताया, “अगर एक कार का टायर गंदगी की सतह पर बीटल के ऊपर से गुजरता है तो वह लगभग 100 न्यूटन का बल लगाएगा।” केवल संपीड़न स्टील प्लेटों का उपयोग करते हुए, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, इरविन में डेविड किसैलस प्रयोगशाला ने किसी भी फ्रैक्चर से पहले, एक नमूने को 150 न्यूटन तक धकेल दिया, जो उसके शरीर के वजन का 39,000 गुना था। अन्य ज़मीनी भृंगों ने आधे से रास्ता दे दिया। “यह शैतानी बख्तरबंद बीटल उड़ नहीं सकती, इसलिए यह जमीन पर रहने के लिए अनुकूलित है। इसे मूल रूप से वहीं बैठना है और इसे लेना है,” किसैलस ने उन प्रयोगों के दौरान देखा जिसमें बीटल दो कार रोलओवर से सुरक्षित बच गया था। सीटी स्कैन ने रहस्य का खुलासा किया: एलिट्रा (एक ढाल में जुड़े हुए कठोर अग्र पंख) एक केंद्रीय सिवनी में एक साथ जुड़ते हैं जो इंटरलॉकिंग जिग्स ब्लेड जैसा दिखता है।
वैज्ञानिकों ने बख्तरबंद बीटल की रक्षा करने वाले पहेली कवच को डिकोड किया
यहाँ अच्छा हिस्सा है: भौतिकी एक-दो पंच रक्षा में जीव विज्ञान से मिलती है। जब कुचल दिया जाता है, तो वे पहेली टुकड़े सीवन में मजबूती से बंद हो जाते हैं, जिससे उन्हें सस्ते लेगो टुकड़ों की तरह ढीले होने से रोका जा सकता है। फिर परतें पूरी तरह से ढहे बिना ऊर्जा को अवशोषित करने के लिए पर्याप्त मात्रा में झुर्रीदार होकर सुंदर ढंग से बिखर जाती हैं। “सीवन एक पहेली की तरह काम करता है। यह एलीट्रा के नीचे पेट में एक्सोस्केलेटल शीट पहेली के कई टुकड़ों को जोड़ता है,” ज़वात्तिएरी ने वर्णन किया, सिमुलेशन और 3 डी मुद्रित प्रतिकृतियों के बाद तंत्र की पुष्टि हुई। यह विन्यास कमजोर गर्दन से बल को दूर कर देता है, जहां अधिकांश भृंग टूट जाते हैं। केवल अत्यधिक प्रयोगशाला भार के तहत ही यह शानदार ढंग से विफल हुआ, लेकिन वास्तविक दुनिया के टायर? कोई प्रतिस्पर्धा नहीं. एलीट्रा के स्तरित प्रोटीन फाइबर ग्लाइसिन से भरपूर होते हैं और कठोर छत्ते की तरह केवल क्रॉस-लिंक होते हैं, जो भंगुरता के बिना लचीलापन जोड़ते हैं। किसैलस टीम ने संपीड़न परीक्षणों में इसे विमान एल्यूमीनियम मानकों से केवल 105% अधिक मजबूत मापा। “हमें लोककथाओं का परीक्षण करना था,” किसैलस ने स्वीकार किया, और हँसते हुए उसने रोडकिल मिथकों को वास्तविक रोडकिल के साथ सत्यापित किया।
आयरनक्लाड बीटल इंजीनियरिंग प्रेरणा: बग से पेंच तक
प्रकृति विशेषज्ञ केवल बड़े सपने देखते हैं। ज़ावतिएरी की टीम ने कार्बन फाइबर फास्टनरों की सिलाई का अनुकरण किया, जो केवल धातु के फास्टनरों जितना मजबूत था, लेकिन बहुत मजबूत था, और वे टूटने से पहले लचीले हो गए। “यह काम दिखाता है कि हम मजबूत, भंगुर सामग्रियों का उपयोग करने से हटकर उन सामग्रियों का उपयोग कर सकते हैं जो टूटने पर ऊर्जा को नष्ट करके मजबूत और लचीली दोनों हो सकती हैं। प्रकृति ने शैतानी बख्तरबंद भृंग को यही करने की अनुमति दी है,” ज़वात्तिएरी ने नेचर में अपने लेख में निष्कर्ष निकाला। कल्पना करें कि बाइक हेलमेट या ड्रोन फ्रेम इस बीटल की चतुर चाल को चुरा रहे हैं, उपकरण का एक बहुत हल्का टुकड़ा जो एक ही झटके में बड़े करीने से ढह जाता है, जिससे आपको खरोंच-मुक्त हो जाता है। किसेलस टीम के पास बायोमिमेटिक्स में अनुभव है (पिछले अध्ययन में वे अविश्वसनीय मेंटिस झींगा हमलों के साथ आए थे), और अब वे हवाई जहाज के लिए समाधानों का भी अध्ययन कर रहे हैं: पंखों के जोड़ या धड़ के हिस्से जो पक्षियों के हमलों से बचाते हैं। बीटल के कम चयापचय का मतलब है कि उड़ान के दौरान कोई भी ऊर्जा बर्बाद नहीं होती है, इसका सारा निवेश कवच में होता है। 35% प्रोटीन, 35% चिटिन और एक खनिज मैट्रिक्स जो इसे कठोर रखता है।केवल प्रयोगशालाओं से परे, यह कहानी हमें अपमानित करती है। शिकारियों की दुनिया में जो हमला करते हैं और फँसाते हैं, इस छोटे से प्राणी के लिए, विकास ने प्रौद्योगिकी की आवश्यकता के बिना, खरोंच से एक टैंक बनाया। क्या आपको जंगल में कोई दिखाई देता है? उसके ऊपर कदम मत रखें, अपनी टोपी उस उत्तरजीवी के पास ले जाएं जो हमें और अधिक कठिन निर्माण करना सिखा रहा है।
