پیشزمینه علمی: ساختارهای نانویی و درخشش خارقالعاده طاووس
طاووسها به خاطر پرهای رنگینکمان و درخشانشان مشهورند؛ جلوهای منحصر بهفرد که ناشی از ساختارهای نانویی پیچیده در پرهای آنهاست. این ساختارها نور را به شیوهای پراکنده میکنند که موجب درخشش آبی و سبز شگفتانگیز و نقش و نگار چشمگیر در دم پرنده میشود. تا همین اواخر، تصور میشد این جلوهها صرفاً نتیجه انعکاس و پراکندگی نور باشند، اما پژوهشهای جدید حقایقی متفاوت درباره قابلیتهای نوری پرهای طاووس آشکار میکنند.
روش بررسی: جستجوی تابش منحصر بهفرد در پرهای طاووس
تیمی مشترک از پژوهشگران دانشگاه پلیتکنیک فلوریدا و دانشگاه ایالتی یانگزتاون آمریکا با هدف کشف پدیدههای نوری نوین، رنگ مخصوصی را روی بخشهای مختلف دم طاووس اعمال کردند. آنها به دنبال ساختارهایی بودند که بتوانند نوع خاصی از تابش منسجم – شبیه به نور لیزر – تولید کنند.
کشف کلیدی: نقاط چشم پر طاووس بهمثابه لیزر طبیعی
در یافتهای بیسابقه برای جانوران، محققان کشف کردند که «نقاط چشم» (eyespots) در دم طاووسها قادر به همترازی و بازتاب متوالی موجهای نوری هستند و در نتیجه، پرتوهای لیزری بسیار ظریفی با رنگ زرد-سبز تولید میکنند.
مبانی فیزیکی لیزرهای زیستی
واژه «لیزر» کوتاهشده عبارت «تقویت نور توسط گسیل القایی تابش» است. برای ایجاد لیزر، باید موجهای نوری منسجم در فضای محدودی – موسوم به کاواک نوری – تکراراً بازتاب شوند تا فاز آنها همگام گردد. پژوهشگران نشانههایی از همین کاواکهای نوری را در ساختار نانویی نقاط چشم پرهای طاووس شناسایی کردند که دو طولموج متمایز (سبز و زرد/نارنجی) گسیل میکنند.
ابهامات و پیامدهای علمی
هنوز دقیقاً مشخص نیست کدام ساختار فیزیکی مسئول این همترازی و تقویت نور است. اما حضور این سازوکارها در بخشهای مختلف پر و تابش امواج نورانی با طولموج مشخص، نشانه وجود پدیدهای فراتر از پراکندگی ساده نور است. شناساندن این ویژگیهای رزونانسی میتواند الهامبخش توسعه فناوری لیزرهای جدید یا فراهمآورنده ابزاری نوین برای زیستشناسان در مطالعه مواد زنده باشد.
پیامدهای فناوری و زیستشناسی
این کشف چشمانداز جدیدی برای تولید «لیزرهای زیستی» و استفاده از آنها در پزشکی، زیستفناوری و حسگرهای نوری میگشاید. همچنین بررسی دلایل تکاملی این ویژگی در طاووسها پرسشهایی جالب مطرح میکند: آیا این لیزرهای طبیعی، سازوکاری برای نمایش درونگونهای هستند که فقط سایر طاووسها قادر به تشخیص آنند؟ امروزه پژوهشگران علوم زیستی نشان دادهاند حیوانات بسیاری، در گسترهای از طیف نور فراتر از چشم انسان، به درخشش و فلوئورسانس میپردازند.
نتیجهگیری
کشف لیزرهای طبیعی در دم طاووسها نه تنها مرزهای دانش در فیزیک نوری و زیستشناسی را گسترش میدهد، بلکه افق تازهای برای فناوریهای آینده باز میکند. این ویژگی شگفتانگیز نشان میدهد طبیعت میتواند پیشرفتهترین پدیدههای نوری – که معمولاً محققان برای ساخت آنها تلاش میکنند – به طور خودبخودی پدید آورد. شاید با این یافته جدید، ساختن «کوسههایی با لیزر» نیز دیگر دور از ذهن نباشد!