Αντιγράφοντας τη φύση

Στο εργαστήριο του Μανώλη Στρατάκη, μια ομάδα έμπειρων επιστημόνων βρίσκει λύσεις στα προβλήματα της καθημερινότητας, απλά… αντιγράφοντας τη φύση. Πρόκειται για την αποκαλούμενη «βιομιμητική», η οποία αποτελεί πλέον την οδό που ακολουθούν βραβευμένοι έλληνες επιστήμονες για να δώσουν στις ιδιότητες πλήθους υλικών «υπερδυνάμεις» και να αυξήσουν τις αντοχές αλλά και τη χρήση τους. Εμπνευση γι’ αυτό δίνει η «σοφία» της φύσης. Η δυνατότητα των ερπετών να επιβιώνουν στην έρημο, η λειτουργία των νούφαρων, οι μικροδομές του δέρματος θαλάσσιων οργανισμών.  «Η σύγχρονη τεχνολογία με τη χρήση ισχυρoύ φωτός λέιζερ προσφέρει απεριόριστες δυνατότητες σε αναδυόμενες τεχνολογίες καθημερινής χρήσης» λέει ο Στρατάκης μιλώντας στα «ΝΕΑ». «Μεμονωμένες περιπτώσεις αποτελούν η κατασκευή αυτοκαθαριζόμενων αντικειμένων, η ανάπτυξη οθονών με κρυσταλλική καθαρότητα που δεν αντανακλούν ούτε στο φως του ήλιου, η κατασκευή ρουλεμάν ελάχιστης ολίσθησης που μειώνουν την κατανάλωση ενέργειας και την εκπομπή ρύπων, καθώς και οι αντιβακτηριδιακές συσκευασίες για τρόφιμα και κλινική χρήση» εξηγεί.

Εφαρμογές. Πάντως, όλες οι παραπάνω εφαρμογές αναπτύσσονται στην Κρήτη από την ερευνητική ομάδα του Εργαστηρίου Μικρονανοδόμησης μέσω Υπερβραχέων Παλμών Λέιζερ του Ινστιτούτου Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Ερευνας (ΙΤΕ), υπό την καθοδήγηση του Μανώλη Στρατάκη που είναι και διευθυντής ερευνών του. «Ολες αυτές οι θαυμαστές ιδιότητες έχουν αναδειχθεί περίτρανα από τη μητέρα φύση, η οποία παρέχει μια μοναδική πηγή ενδεδειγμένων λύσεων, που αποτελούν μοντέλα έμπνευσης για την αντιμετώπιση σύνθετων προβλημάτων» λέει. Η ερευνητική προσπάθεια της ομάδας αποσκοπεί στην εφαρμογή ισχυρού φωτός λέιζερ για τη μεταφορά των θαυμαστών αυτών ιδιοτήτων σε ανθρωπογενείς τεχνολογίες. Πιο συγκεκριμένα, η ομάδα χρησιμοποιεί τα φυσικά αυτά είδη ως μοντέλα και το ισχυρό φως λέιζερ ως μοναδικό εργαλείο κατεργασίας για τη σμίλευση τεχνολογικών αντικειμένων, με τέτοια εξαιρετική ακρίβεια, που μιμούνται περίτεχνα τόσο την ιδιάζουσα μορφολογία όσο και τις θαυμαστές τους ιδιότητες. Η ερευνητική ομάδα του ΙΤΕ έχει δείξει ότι η βιομιμητική αυτή προσέγγιση οδηγεί σε μια ανεξάντλητη πηγή από μοτίβα μικρο- και νανοδομών, τα οποία προσδίδουν στα αντίστοιχα υλικά πληθώρα ανεξερεύνητων ιδιοτήτων με εξαιρετικό τεχνολογικό ενδιαφέρον. Ειδικότερα, λέει ο Στρατάκης, εμπνευσμένοι από τις υδροαπωθητικές ιδιότητες των φύλλων συγκεκριμένων νούφαρων καθώς και τη μείωση της αντίστασης του νερού λόγω της ύπαρξης μικροσκοπικών δομών στο δέρμα θαλάσσιων πλασμάτων, ανέπτυξαν μια πρωτοποριακή βιομιμητική μέθοδο κατασκευής μεταλλικών μικρομηχανικών εξαρτημάτων με σημαντικές εφαρμογές στη ρευστονική μηχανική και στην τριβολογία. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί η ανάπτυξη ρουλεμάν ολίσθησης από χάλυβα με ενισχυμένη αντοχή στην τριβή και φθορά με υψηλή απόδοση, ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας, ιδιότητα που οδηγεί σε σημαντικό περιορισμό των εκπομπών ρύπανσης κινούμενων μηχανών.

Γυάλινα φτερά. Πρόσφατα η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε μια ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα τεχνολογία εμπνευσμένη από τις αντι-ανακλαστικές ιδιότητες που εντοπίζονται στα φτερά διαφόρων εντόμων, όπως ο τζίτζικας και η πεταλούδα με τα γυάλινα φτερά. Το αποτέλεσμα της τεχνολογίας αυτής οδηγεί σε ανάπτυξη οθονών και άλλων γυάλινων επιφανειών καθημερινής χρήσης, όπως τζάμια ρολογιών και γυαλιών οράσεως που εμφανίζουν ελάχιστη αντανάκλαση στο περιβάλλον φωτός, ακόμα και κάτω από έντονη ηλιοφάνεια. Η καινοτόμος αυτή τεχνολογία κατοχυρώθηκε από την ομάδα του ΙΤΕ ως παγκόσμια με ευρεσιτεχνία και δημοσιεύθηκε στο «Advanced Materials», ένα από τα υψηλότερης απήχησης επιστημονικά περιοδικά παγκοσμίως. Ταυτόχρονα, προσείλκυσε σημαντικό ενδιαφέρον από τη μεγαλύτερη εταιρεία ηλεκτρονικών συσκευών υψηλής τεχνολογίας του εξωτερικού. Ως αποτέλεσμα, αποφασίστηκε η αξιοποίηση της τεχνολογίας μέσω της ίδρυσης εταιρείας τεχνοβλαστού του ΙΤΕ.

Το Εργαστήριο έχει σημειώσει σημαντικές επιτυχίες προσέλκυσης χρηματοδότησης από ανταγωνιστικά προγράμματα της Ευρωπαϊκής Ενωσης και έχει χρηματοδοτηθεί επί τέσσερις φορές στο πλαίσιο του ιδιαίτερα ανταγωνιστικού προγράμματος της Ευρωπαϊκής Επιτροπής FET-OPEN που αφορά τη χρηματοδότηση σε Αναδυόμενες Τεχνολογίες Αιχμής από το πρόγραμμα – πλαίσιο της ΕΕ για την έρευνα. Αξίζει να σημειωθεί ότι μία από τις χρηματοδοτούμενες προτάσεις που συντονίζει η ερευνητική ομάδα του ΙΤΕ αξιολογήθηκε 11η από τις συνολικά 643 που υποβλήθηκαν πανευρωπαϊκά σε όλους τους επιστημονικούς κλάδους.

Βαγγέλης Σκουλάς

Η κύρια ενασχόλησή μου περιλαμβάνει τη χρήση ειδικά διαμορφωμένων παλμών λέιζερ για τη δημιουργία καινοτόμων, έξυπνων επιφανειών με πολλαπλές λειτουργίες – εφαρμογές εμπνευσμένες από τη φύση, αλλά και την παρασκευή συγχρόνων μετα-οπτικών στοιχείων.
Οι αλληλεπιδράσεις ύλης -φωτός είναι ένα συναρπαστικό ερευνητικό πεδίο με σημαντικά επιστημονικά επιτεύγματα, τόσο στη βασική όσο και την εφαρμοσμένη Φυσική.
Ο Βαγγέλης Σκουλάς είναι διδακτορικός ερευνητής

Ανδρέας Λεμονής

Κύριος σκοπός μου είναι η δημιουργία αυτοματισμών και η επικοινωνία και ο συγχρονισμός διαφόρων μηχανημάτων για την πειραματική υποστήριξη του ΕΜΝΥΛ του ΙΤΕ, δίνοντας άμεσες λύσεις σε πολλά τεχνικά ζητήματα στους κλάδους των ηλεκτρονικών, του προγραμματισμού και της μηχανολογίας.
Οι προκλήσεις για την επίλυση τεχνικών προβλημάτων σε διαφορετικούς επιστημονικούς κλάδους είναι κίνητρο για την εξέλιξή μου ως μηχανικός.
Ο Ανδρέας Λεμονής είναι πτυχιούχος ερευνητής

Γλωσσάρι

Λέιζερ
Ισχυρή δέσμη φωτός με την οποία σμιλεύουμε τα υλικά σε μικροσκοπική κλίμακα με υψηλή ακρίβεια για να τους προσδώσουμε ιδιότητες εμπνευσμένες από τη φύση.
Βιομιμητική
Η μελέτη και προσομοίωση βιολογικών συστημάτων με επιθυμητές ιδιότητες. Συνίσταται στη μετατροπή ιδεών, εννοιών και αρχών που διέπουν τη φύση σε ανθρωπογενείς τεχνολογίες.