एनिमल किंगडम में और कुछ नहीं, मंटिस झींगा की तरह एक पंच पैक करता है। यह छोटा, रंगीन क्रस्टेशियन 23 मीटर प्रति सेकंड पर एक वॉलॉप बचाता है-एक राजा-हिट एक जबड़े को छोड़ने वाला 1,500 न्यूटोन बल के बल को अपने शिकार के गोले को खोलने के लिए।
ये धमाके इतने शक्तिशाली हैं कि वैज्ञानिकों ने सोचा है कि कैसे क्रस्टेशियन अपने आप में पुनरावृत्ति प्रभावों के खिलाफ बरकरार रहता है।
अब, उन्होंने इसके एक रहस्यों को उजागर किया है। मंटिस झींगा दर्द को कम करने वाले डैक्टाइल क्लबों में एक आकर्षक संरचना होती है जो झटके को छानती है, जो उनके पीछे जानवर की रक्षा करती है।
अमेरिका में मैकेनिकल इंजीनियर होरासियो एस्पिनोसा कहते हैं, “मंटिस झींगा अपने अविश्वसनीय रूप से शक्तिशाली हड़ताल के लिए जाना जाता है, जो मोलस्क के गोले और यहां तक कि एक्वेरियम ग्लास को तोड़ सकता है।”
“हालांकि, इन उच्च-प्रभाव वाले हमलों को बार-बार निष्पादित करने के लिए, मंटिस झींगा के डक्टाइल क्लब में आत्म-क्षति को रोकने के लिए एक मजबूत सुरक्षा तंत्र होना चाहिए। अधिकांश पूर्व काम ने क्लब की क्रूरता और दरार प्रतिरोध पर ध्यान केंद्रित किया है, संरचना को एक सख्त प्रभाव शील्ड के रूप में माना है ।
“हमने पाया कि यह फोनोनिक तंत्र – संरचनाओं का उपयोग करता है जो चुनिंदा तनाव तरंगों को फ़िल्टर करते हैं। यह झींगा को कई प्रभावों पर अपनी हड़ताली क्षमता को बनाए रखने और नरम ऊतक क्षति को रोकने में सक्षम बनाता है।”
मंटिस झींगा के पंच का विस्तार से अध्ययन किया गया है। चूंकि यह उच्च गति से पानी के माध्यम से चलता है, यह एक गुफाये के बुलबुले के रूप में जाना जाता है। चूंकि पानी को उच्च गति से एक तरफ धकेल दिया जाता है, इसका घनत्व इस बिंदु तक कम हो जाता है कि कम घनत्व वाले बुलबुले के भीतर पानी वाष्पीकरण करता है।
लेकिन यह बुलबुला, उच्च घनत्व वाले पानी से घिरा हुआ है, लंबे समय तक नहीं रह सकता है: यह तुरंत गर्मी, प्रकाश और ध्वनि के फटने में फंस जाता है।
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यह इस ढहने वाले बुलबुले द्वारा जारी ऊर्जा है जो गोले (और एक्वैरियम) को दरार कर सकती है।
“जब मंटिस झींगा हमला करता है, तो प्रभाव अपने लक्ष्य पर दबाव तरंगों को उत्पन्न करता है,” एस्पिनोसा कहते हैं। “यह बुलबुले भी बनाता है, जो मेगाहर्ट्ज़ रेंज में शॉकवेव्स का उत्पादन करने के लिए तेजी से ढह जाता है। इन बुलबुले का पतन ऊर्जा के तीव्र फटने को छोड़ता है, जो झींगा के क्लब के माध्यम से यात्रा करता है। यह माध्यमिक सदमे प्रभाव, प्रारंभिक प्रभाव बल के साथ, मंटियों को बनाता है। झींगा की हड़ताल और भी विनाशकारी। “
फिर भी मंटिस झींगा इस जबरदस्त सदमे से अनसुना है, जो सभी दिशाओं में बाहर की ओर उत्पन्न करना चाहिए।
यह पता लगाने के लिए कि क्यों, नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी के इंजीनियर निकोलस एल्डरेट के नेतृत्व में एक टीम ने मोर मंटिस झींगा के डक्टाइल क्लबों पर एक विस्तृत नज़र डाली (ओडोन्टोडैक्टाइलस स्किलरस) यह देखने के लिए कि क्या यह कोई सुराग प्राप्त कर सकता है।
उन्होंने दो तकनीकों का उपयोग किया जैसे कि पिकोसेकॉन्ड लेजर अल्ट्रासोनिक्स और प्राणी के कवच पर क्षणिक झंझरी स्पेक्ट्रोस्कोपी यह देखने के लिए कि यह तनाव तरंगों को प्रचारित करने के लिए कैसे प्रतिक्रिया देता है – और उन्होंने पाया कि डक्टाइल क्लबों को विशिष्ट रूप से संरचित किया जाता है और इन तरंगों को मंटिस झींगा को बचाने के लिए फ़िल्टर किया जाता है।
हम पहले से ही जानते थे कि डक्टाइल क्लब के कवच की संरचना स्तरित है, एक लासेन की तरह थोड़ा। प्रभाव की सतह हाइड्रॉक्सीपैटाइट की एक अच्छी परत है, जो आपके दांतों के कोटिंग की तरह, ज्यादातर कैल्शियम और फास्फोरस से बना एक खनिज है। सीधे नीचे के प्रभाव क्षेत्र में एक हेरिंगबोन पैटर्न में व्यवस्थित चिटिन फाइबर की एक परत होती है जो संरचनात्मक अखंडता का अनुकूलन करती है।
और, सीधे नीचे कि एक कॉर्कस्क्रू जैसी संरचना में व्यवस्थित चिटिन फाइबर बंडलों की एक परत है, प्रत्येक बंडल को अपने पड़ोसियों की तुलना में थोड़ा अधिक घुमाया जाता है। यह परत एक बुलिगैंड संरचना के रूप में जाना जाता है, जिसे फ्रैक्चर प्रतिरोध बढ़ाने के लिए जाना जाता है।
शोधकर्ताओं ने जो खोजा, वह यह है कि यह परत एक फोनोनिक बैंडगैप शील्ड के रूप में भी काम करती है – एक ऐसी सामग्री जो ध्वनि और तनाव तरंगों को यह नियंत्रित करके फ़िल्टर करती है कि कैसे उन तरंगों को सामग्री की आवधिक संरचनाओं के साथ बातचीत करते हैं। मंटिस झींगा के डक्टाइल क्लब में चिटिन की बूलिगैंड संरचना बिल्कुल ऐसा ही करती है।
“आवधिक क्षेत्र चुनिंदा रूप से उच्च आवृत्ति कतरनी लहरों को छानने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जो विशेष रूप से जैविक ऊतकों के लिए हानिकारक हैं,” एस्पिनोसा बताते हैं। “यह प्रभावी रूप से चिंराट को प्रत्यक्ष प्रभाव और बुलबुला पतन के कारण होने वाले तनाव तरंगों को नुकसान पहुंचाने से बचाता है।”
टीम ने इस अद्भुत कवच की प्रभावकारिता और सीमाओं का निरीक्षण करने के लिए पानी के नीचे के प्रयोगों को डिजाइन और प्रदर्शन करने की योजना बनाई है-शायद भविष्य के जैव-प्रेरित सामग्री डिजाइन की ओर एक आंख के साथ।
शोध में प्रकाशित किया गया है विज्ञान।
