מבנה הירארכי בטבע

חלק מהתכונות  של חומרים ביולוגיים [בטבע] נובעות ממבנים בעלי רמות  היררכיות שונות.
בכל אחד מהרמות ניתן לתאר את המבנה  בסקאלות שונות:

–מבנה מקרוסקופי: מבנה שניתן לראות בעין בלתי מזוינת – מבנה בסקאלת מ”מ ומעלה.

– מבנה מיקרוסקופי: מבנה שניתן לראות באמצעות מיקרוסקופ אופטי – מבנה בסקאלת מיקרונים [מאית המ”מ].

– מבנה ננוסקופי: מבנה שניתן לראות באמצעות מיקרוסקופ אלקטרוני – מבנה בסקאלת 1-100 ננומטר.

– מבנה אטומי: מבנה מולקולות ומבנה של אטומים מסודרים, שניתן לראות אך ורק באמצעות שיטות מחקריות מתקדמות. המבנה בסקאלה של 0.1 – 1 ננומטר.

כל אחד מהמבנים הנ”ל תורם נדבך נוסף לתכונות של החומרים.

(Fteva_mivnaalim_550x435.swf) יעלה בקרוב

להרחבה:

המורכבות של המבנה לא בהכרח יורדת ככל שיורדים לסקאלות קטנות יותר. לדוגמה, המבנים הננומטרים בתוך תא מורכבים לא פחות מגוף האדם עצמו. ניתן לראות הצצה אל העולם הננומטרי המופלא שבתוך תא דם לבן בסרטון הבא:

https://www.youtube.com/watch?v=wJyUtbn0O5Y

ננו מבנים בטבע

בתחום הננו לא נתמקד במבנה המולקולות של החומר , אלא בקשרים בין המולוקולות האלה. קשרים אלה גורמים למולקולות להסתדר במבנים בתחום הננומטרי (נקרא להם ננו מבנים), כך שהצורה הנוצרת תורמת משהו נוסף לתכונות החומר.

בתיאור ננומבנים נכללים מבנים ללא תלות במספר המימדים שבהם הם ברמה הננומטרית:

• “ננו-שכבה” (Nanolayer) הוא בעל ממד אחד ברמה הננומטרית, כלומר, עובי פני השטח של עצם כלשהו עשוי להימצא בין 2 ל-500  nm, אך שטחו יכול לכסות אפילו מטרים רבועים.

• “ננו-סיב” (Nanofiber) עצם בעל שני ממדים ברמה הננומטרית. קוטרו של ננו – סיב נמצא בטווח של 2 ל-500 mm, אך אורכו עשוי להיות גדול הרבה יותר, ואף להגיע במקרים מיוחדים לסנטימטרים אחדים.

•  “ננו- חלקיק” הוא מבנה של חלקיק בעל שלושה ממדים בקנה המידה הננומטרי.

אם נלמד מתופעות אלה, נוכל  לנסות לחקותם על מנת להגיע לחומרים בעלי תכונות דומות.

נבחן כדוגמה את קורי עכביש ואת עצם האדם.