Trong khi loài muỗi từ lâu vẫn được xem là phiền toái và nguy hiểm với sức khỏe con người, một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Purdue lại tìm thấy ở chúng một nguồn cảm hứng tiềm năng cho công nghệ ứng phó thảm họa tương lai.
Từ khả năng thính giác tinh vi đến mức đáng kinh ngạc, muỗi đang hé lộ những bí mật sinh học có thể dẫn dắt các đột phá công nghệ trong việc phát hiện tín hiệu yếu giữa môi trường hỗn loạn – một nhu cầu sống còn trong hoạt động cứu hộ sau thiên tai.
Không giống như con người, muỗi không có tai theo nghĩa truyền thống. Thay vào đó, chúng sử dụng râu để “nghe” thế giới xung quanh. Nhờ cấu trúc đặc biệt, những chiếc râu mảnh mai này có thể phân biệt âm thanh mục tiêu giữa vô vàn nhiễu động – kể cả tiếng vỗ cánh của chính chúng. Hiểu được cơ chế hoạt động đó chính là chìa khóa mà các nhà nghiên cứu, dẫn đầu bởi hai giáo sư Pablo Zavattieri và Ximena Bernal, đang theo đuổi. Những kết quả ban đầu từ nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Acta Biomaterialia.
Bằng cách sử dụng hình ảnh vi cấu trúc (micro-CT) và mô hình CAD độ chính xác cao cho phân tích phần tử hữu hạn, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra cách các đặc điểm hình học và phân bố của lông cảm giác trên râu muỗi ảnh hưởng đến độ nhạy âm thanh. Khả năng phân biệt tần số âm thanh không chỉ phụ thuộc vào hình dạng của từng sợi lông mà còn vào cách chúng tương tác với môi trường âm thanh phức tạp. Theo nghiên cứu sinh Phani Saketh Dasika, những cấu trúc này cho phép muỗi phát hiện âm thanh đặc trưng của từng loài và giới tính, kể cả trong môi trường bị nhiễu loạn bởi những âm thanh không mục tiêu.
Những hiểu biết này đang được chuyển hóa thành nền tảng thiết kế cảm biến âm thanh sinh học. Khi so sánh phản ứng của râu muỗi thuộc nhiều loài khác nhau – có loài sử dụng âm thanh để tìm bạn tình, có loài để rình mò con mồi như ếch – nhóm nghiên cứu có thể xác định rõ hơn vai trò từng yếu tố cấu trúc trong việc điều chỉnh độ nhạy thính giác và dải tần nhận biết.
Ứng dụng của công nghệ cảm biến lấy cảm hứng từ muỗi không dừng lại ở cứu hộ thảm họa. Những cảm biến này còn mở ra triển vọng trong việc phát triển vật liệu chống ồn thông minh, có thể điều chỉnh theo tần số mong muốn hoặc tự động lọc âm. Ý tưởng về các thiết bị hoặc hệ thống “giống như đôi tai khổng lồ” – có khả năng phân biệt âm thanh có giá trị giữa tiếng ồn đô thị – đang trở nên khả thi hơn bao giờ hết. Trong tình huống khẩn cấp như động đất, những cảm biến đó có thể phát hiện tín hiệu cầu cứu yếu ớt từ nạn nhân, rút ngắn thời gian phản ứng và cứu sống nhiều người hơn.
Hiện tại, đội ngũ nghiên cứu đang tiến hành tái tạo cấu trúc râu muỗi bằng công nghệ in 3D với nhiều vật liệu và kích thước khác nhau để kiểm nghiệm phản ứng với các dải tần âm thanh. Đây là bước đi quan trọng hướng đến việc biến mô phỏng sinh học thành các thiết bị ứng dụng thực tế.
Từ côn trùng bị ghét bỏ nhất hành tinh, muỗi đang dần trở thành nguồn cảm hứng bất ngờ cho những công nghệ mang tính cứu sinh. Khi khoa học học hỏi từ thiên nhiên, đôi khi chính những sinh vật nhỏ bé nhất lại nắm giữ chìa khóa cho tương lai.
nlpanh (T/h)
12 Phát minh tuyệt vời cho việc khai thác gỗ
