ผู้ตั้งถิ่นฐานยุคแรกบนดาวอังคารสามารถสร้างบ้านของพวกเขาโดยใช้วัสดุที่มีไคติน ซึ่งเป็นสารเส้นใย aa ที่สร้างขึ้นโดยสิ่งมีชีวิตที่หลากหลายตั้งแต่ปลาไปจนถึงเชื้อรา วัสดุใหม่เอนกประสงค์ได้รับการพัฒนาโดยJavier Fernandezและเพื่อนร่วมงานที่ Singapore University of Technology and Design พวกเขาใช้มันเพื่อสร้างวัตถุตั้งแต่ตัวการ์ตูนและเครื่องมือพื้นฐาน
ไปจนถึงแบบจำลองขนาดของที่พักพิงบนดาวอังคารที่ทนทาน
ภารกิจของลูกเรือไปยังดาวอังคารได้รับการพูดคุยกันมานานหลายทศวรรษ แต่ NASA ได้แสดงความหวังว่าการตั้งถิ่นฐานระยะยาวบนดาวเคราะห์แดงจะบรรลุผลได้ภายในช่วงปลายทศวรรษ 2030 ท่ามกลางความท้าทายอันยิ่งใหญ่ที่ผู้ล่าอาณานิคมต้องเผชิญคือการขาดแคลนทรัพยากรพื้นฐานบนพื้นผิวดาวอังคาร สิ่งนี้กำลังกลายเป็นปัญหาบนโลกด้วยที่ทรัพยากรบางอย่างถูกบริโภคอย่างรวดเร็วและมีการเคลื่อนไหวไปสู่กระบวนการผลิตที่ยั่งยืนและเป็นวงกลม
ทางออกหนึ่งที่มีแนวโน้มดีคือการสร้างวัสดุโดยใช้ไคติน ซึ่งเป็นพอลิเมอร์ชีวภาพที่มีอยู่มากมายซึ่งเกิดจากสิ่งมีชีวิตหลากหลายชนิด แม้ว่าสิ่งมีชีวิตที่ผลิตไคตินจะมีโอกาสอาศัยอยู่บนดาวอังคารไม่น่าเป็นไปได้ แต่พวกมันอาจเป็นส่วนหนึ่งของระบบนิเวศประดิษฐ์ที่สร้างขึ้นบนโลกใบนี้ได้อย่างง่ายดาย
หาได้จากดาวอังคารทีมของเฟอร์นันเดซสร้างวัสดุใหม่โดยการสกัดไคตินรูปแบบหนึ่งจากเปลือกนอกของกุ้ง ผ่านการบำบัดด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์ สารเคมีนี้สามารถหาได้ง่ายบนดาวอังคารผ่านกระบวนการทางเคมีอย่างง่ายของการไฮโดรไลซิสด้วยไฟฟ้า
จากนั้นนักวิจัยละลายไคตินด้วยกรดอะซิติก
ที่มีความเข้มข้นต่ำ ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากการหมักทั่วไป ซึ่งจะมีความสำคัญต่อการจัดหาอาหารในการตั้งถิ่นฐานบนดาวอังคารในยุคแรกๆ ในที่สุด พวกเขาผสมสารละลายไคตินกับวัสดุที่เป็นผงซึ่งจำลองดินของดาวอังคาร ทำให้เกิดตะกอนหนาทึบ ส่วนประกอบอื่นๆ ที่จำเป็นสำหรับกระบวนการนี้คือน้ำ ซึ่งหาได้ง่ายในน้ำแข็งใต้ผิวดาวอังคาร
ฟิสิกส์แฟลช: การสร้างก้อนอิฐบนดาวอังคาร แผ่นดินไหวแบบเปิดและปิด วิทยาศาสตร์ของสหรัฐฯ ไม่ได้รับบาดเจ็บในข้อเสนองบประมาณ
หลังจากปรับอัตราส่วนของส่วนผสมเหล่านี้อย่างละเอียดเพื่อปรับคุณสมบัติโครงสร้างของวัสดุให้เหมาะสมแล้ว ทีมงานของ Fernandez ได้สาธิตวิธีการผลิตที่หลากหลาย รวมถึงเทคนิคการหล่อสำหรับการผลิตตัวการ์ตูนและเครื่องมือพื้นฐาน รวมถึงประแจที่ใช้งานได้ซึ่งแข็งแรงพอที่จะขันสลักเกลียวหกเหลี่ยมให้แน่น ทีมงานยังใช้วัสดุดังกล่าวเป็นครกเพื่อซ่อมแซมรู ในที่สุด พวกเขาใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติการยึดติดของตะกอนในการพิมพ์ 3 มิติแบบจำลองขนาด 5 ม. ของที่อยู่อาศัยดาวอังคารที่เรียกว่า MARSHA
เฟอร์นันเดซและเพื่อนร่วมงานได้แสดงให้เห็นว่าวัสดุไคตินไม่เพียงต้องการพลังงานเพียงเล็กน้อยในการผลิตเท่านั้น ส่วนผสมของมันยังหาได้ง่ายบนดาวอังคารและไม่สามารถแข่งขันกับการผลิตอาหารได้ ข้อได้เปรียบเหล่านี้หลีกเลี่ยงความจำเป็นในการสังเคราะห์พอลิเมอร์ที่ซับซ้อนและการขนส่งอุปกรณ์ราคาแพง ทำให้การตั้งถิ่นฐานบนดาวอังคารที่เร็วที่สุดสามารถดำเนินการได้อย่างอิสระจากทรัพยากรของโลก ด้วยการปรับตัว เทคนิคเหล่านี้สามารถสร้างแรงบันดาลใจเส้นทางใหม่สู่เศรษฐกิจหมุนเวียนที่ยั่งยืนบนโลก ซึ่งจะทำงานโดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหายเพิ่มเติมต่อระบบนิเวศธรรมชาติ
สถานการณ์ทั้งหมดอาจดูเหมือนผู้ปกครอง
ที่พยายามผลักดันลูกหลานที่เอาแต่ใจของพวกเขากลับไปทางตรงและแคบ แต่ในกรณีนี้ความเชี่ยวชาญโดยรวมของกลุ่มในด้านฟิสิกส์วัสดุ การออกแบบสารตั้งต้น และเคมีสังเคราะห์ได้รับผลตอบแทน นักวิจัยได้ใช้สารตั้งต้นที่ทำจากแถบอะโรมาติกที่เชื่อมโยงกัน ซึ่งเชื่อมเข้ากับกระดูกสันหลังของกราฟีนนาโนริบบอน และกลุ่มเมธิลที่เพิ่มอะตอมของคาร์บอนพิเศษตามขอบ จากนั้นพวกเขาก็เย็บเข้าด้วยกันตั้งแต่หัวจรดเท้าบนพื้นผิวสีทองเพื่อผลิตนาโนริบบอนที่อะตอมของคาร์บอนที่เพิ่มขึ้นทำให้เกิดแหลมเล็ก ๆ ควบคู่ไปกับโพรงอะตอมที่กำบัง ดังนั้นจึงสร้างสถานะโหมดศูนย์ที่มีระยะห่างเท่ากันซึ่งเกิดจากด้านที่สลับกันของนาโนริบบอน นั่นเองค่ะการแก้ไขในตัว
แต่นั่นคือสิ่งที่พล็อตหนา เมื่อนักวิจัยได้สำรวจคุณสมบัติของระบบของพวกเขาเพิ่มเติมด้วย การคำนวณแบบ เริ่มต้นพวกเขาตระหนักว่าพื้นผิวทองที่อยู่เบื้องล่างนั้นกระตุ้นให้เกิดการเติมสารและฟิลด์พื้นผิวที่ช่วยยึดแบนด์วิดธ์ของพฤติกรรมโลหะที่แคบมากใน GNR ของพวกเขา นำพื้นผิวสีทองออกไปและช่องว่างจะเปิดขึ้นอีกครั้ง
เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ เราต้องจำไว้ว่าโครงสร้างรังผึ้งของอะตอมของคาร์บอนในกราฟีนยังสามารถอธิบายได้ด้วยโครงตาข่ายสามเหลี่ยมที่ทับซ้อนกันสองอัน ความสมมาตรนี้ส่งผลต่อพฤติกรรมของอิเล็กตรอน เนื่องจากการเคลื่อนที่ไปตามสถานะแบบ zero-mode ของโลหะนั้นจำกัดอยู่ที่ sublattice หนึ่งตัว เมื่อเทียบกับการกระโดดระหว่าง sublattices สองอันด้วย อย่างไรก็ตาม การกระโดดไปตาม sublattice เพียงอันเดียวนั้นยากกว่าเพราะอิเล็กตรอนต้องกระโดดไปยังเพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดอันดับสองและต้องดำเนินต่อไป วิธีการสร้างโทโพโลยีในกราฟีนนาโนริบบอน
ปัญหานั้นแก้ไขได้ง่ายในทางทฤษฎี ดังที่ Louie ชี้ให้เห็น เพราะมันเกี่ยวข้องกับการทำลายสมมาตรของ sublattices การบรรลุสิ่งนี้ในทางปฏิบัติเป็นอีกเรื่องหนึ่ง แต่โชคดีที่นักวิจัยสามารถใช้ประโยชน์จากโครงสร้างเว้าเล็กๆ บนขอบได้ การใช้ปฏิกิริยาเคมีเพิ่มเติมเพื่อรวมคาร์บอนที่ด้านใดด้านหนึ่งของปากอ่าวเหล่านี้ พวกมันสร้างวงแหวนคาร์บอนห้าส่วน ดังนั้นจึงเชื่อมต่อสองไซต์จาก sublattice หนึ่งโดยตรง (บางสิ่งที่ไม่ได้รับอนุญาตในกราฟีนปกติ) สิ่งนี้ทำลายสมมาตร เพิ่มความเป็นโลหะขึ้นเป็นยี่สิบเท่า “เราโชคดีกับการออกแบบของเรา” ฟิสเชอร์กล่าว “การแก้ไขนั้นมีอยู่ในตัวเป็นหลัก”
หลังจากได้สาธิตขั้นตอนการผลิตกราฟีนนาโนริบบอนด้วยโหมดโลหะแบบกว้างที่ทนทาน ครอมมีมั่นใจว่าด้วย “เทคนิคทั้งหมดของเคมีอินทรีย์” กระบวนการนี้สามารถปรับปรุงให้ดีขึ้นเพื่อให้วัสดุเหล่านี้มีจำหน่ายในวงกว้าง ขั้นตอนต่อไปที่เป็นไปได้ ได้แก่ การสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ด้วยนาโนริบบอนเพื่อประเมินประสิทธิภาพโดยตรง และสำรวจพฤติกรรมบนพื้นผิวต่างๆ และในโครงสร้างเฮเทอโร
Credit : fashionliability.com fiestasdesanjuan.org fiksius.com foliumzuurb11.com fpclouisville.com
