Ten zaskakujący i nietypowy materiał został opracowany przy wykorzystaniu bruzdnic, które bezpośrednio odpowiadają za emitowanie promieniowania świetlnego.

Bruzdnice to rodzaj jednokomórkowych glonów, do których należy szeroka grupa mikroorganizmów występujących przede wszystkim w wodzie i należących do królestwa protistów. Choć jest ich sporo, to łatwo można je rozpoznać po charakterystycznym wyglądzie oraz poświacie, jaką emitują, gdy zostaną do tego w jakikolwiek sposób sprowokowane. To właśnie na bruzdnice patrzymy, gdy widzimy poświatę oceanu w nocy. Warto zwrócić uwagę na to, że bruzdnice aktywnie wykorzystują swoją zdolność bioluminescencji. Naukowcy są bowiem przekonani, że operując światłem, bruzdnice chronią się przed drapieżnikami i wzajemnie komunikują się ze sobą.

W swoim najnowszym artykule opisującym badania prowadzone przez prof. Shegqianga Cai z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego autorzy zwracają uwagę na zaskakującą prostotę tych organizmów. Jakby nie patrzeć do emisji światła nie wymagają one żadnej elektroniki czy też źródła zasilania. W tym przypadku bezpośrednie bodźce z otoczenia prowokują emisję światła.

Do właśnie takich mikroorganizmów naukowcy następnie dodali polimery wytwarzane z wodorostów, tzw. alginiany. Kiedy oba składniki ze sobą połączono i stworzono z nich odpowiedni roztwór, załadowano go do drukarki 3D, która z tak stworzonego surowca była w stanie wydrukować dowolne kształty.

Co można zrobić z takim materiałem?

W trakcie testów wydrukowanego materiały naukowcy potwierdzili, że pod wpływem nacisku zaczynały one świecić. Co ciekawe, nacisk mógł być nawet niewielki, aby pojawiła się fluorescencja. Naukowcy odnotowali promieniowanie, nawet gdy po powierzchni przemieszczała się bańka mydlana. Wraz ze wzrostem nacisku, intensywność emitowanego promieniowania także rosła.

Rozliczne testy pozwoliły badaczom stworzyć model opisujący zachowanie materiału i ilość emitowanego światła pod wpływem różnego rodzaju naprężeń mechanicznych.

Warto tutaj zwrócić uwagę na jeszcze jeden niezwykle istotny fakt. Wydrukowane przez badaczy materiały zawierające brudnice nie wymagają żadnych nakładów energii. Brudnice wymagają jedynie regularnego cyklu światła i ciemności. Gdy w otoczeniu jest ciemno, a materiał zostanie naciśnięty, brudnice wykorzystają pożywienie i energię wytworzone w ciągu fazy jasnej (dnia) do emisji światła. Mamy tutaj zatem do czynienia z materiałem powstałym z materii nieożywionej oraz z żywych organizmów. Taki materiał jest samowystarczalny i reaguje na naturalne otoczenie tak jak znajdujące się w nim mikroorganizmy.

Na późniejszych etapach projektu badawczego badacze postanowili sprawdzić, czy uda im się zwiększyć odporność materiału na otoczenie. Dołożenie do mieszanki drugiego polimeru pozwoliło znacząco poprawić odporność na naprężenia mechaniczne, a po pokryciu całości gumowym polimerem Exoflex, udało się uzyskać odporność na roztwory kwasowe i zasadowe. Kolejne iteracje materiału z pewnością będą zyskiwały dodatkowe właściwości, przez co prędzej czy później z pewnością zobaczymy jego praktyczne zastosowanie.