Giugno 19, 2024

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Gli scienziati stanno acquisendo una nuova idea del segreto di come rimangono i piedi appiccicosi del geco

Gli scienziati stanno acquisendo una nuova idea del segreto di come rimangono i piedi appiccicosi del geco

Ingrandisci / Primo piano dei cuscinetti per le dita del geco Tokai. Hanno molti piccoli peli su ogni piede chiamati peli, ognuno dei quali è diviso in centinaia di peli più piccoli chiamati spatole. Questi aiutano ad aumentare il contatto con la superficie.

Yi Sung

Il geco è famoso per essere uno scalatore esperto e capace aderisce a qualsiasi superficie Grazie alle minuscole strutture simili a peli sulla pianta dei piedi. Insieme ai colleghi dell’Oregon, della Danimarca e della Germania, i ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) hanno esaminato più da vicino quelle strutture utilizzando un sincrotrone ad alta energia, rivelando che sono ricoperte da uno strato molto sottile di molecole lipidiche. In piedi, secondo a ultimo foglio Pubblicato in Lettere di biologia.

Questi minuscoli peli microscopici sono chiamati peli, ognuno dei quali è diviso in centinaia di peli più piccoli chiamati spatole. È noto da tempo che in scale di dimensioni microscopiche, il cosiddetto Forze di Van der WaalsLe forze di attrazione e repulsione tra due molecole di dipolo diventano importanti.

In sostanza, i minuscoli ciuffi di capelli sui piedi del geco si avvicinano alle linee nelle pareti e nei soffitti in modo che gli elettroni delle particelle dei capelli del geco e gli elettroni delle particelle del muro interagiscano tra loro e creino attrazione elettromagnetica. Ciò consente ai gechi di arrampicarsi senza sforzo su superfici lisce come il vetro. Ragni, grilli, scarafaggi, pipistrelli, raganelle e lucertole hanno tutti cuscinetti appiccicosi di varie dimensioni che utilizzano queste stesse forze.

I gechi e i loro piedi insoliti sono stati a lungo oggetto di interesse per gli scienziati. Nel 2013, ad esempio, gli scienziati dell’Università della California, a Santa Barbara, hanno progettato un file Adesivo secco riutilizzabile Ispirato ai piedi di un geco che si attacca facilmente alle superfici lisce, aderisce saldamente quando viene spinto in avanti e scivola quando viene tirato indietro. Il segreto di questa tendenza era l’angolo e la forma delle fibre semicilindriche fabbricate nell’adesivo a base di silicone. Spingendo il lato piatto verso il basso si produceva più superficie per l’adesione a una superficie di vetro. Tirando le fibre con il lato arrotondato rivolto verso il basso si riduce la superficie in modo che l’adesivo possa scivolare via facilmente.

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Nel 2020, Berkeley Scholars indagare perché Le dita di un geco dai capelli morbidi “si attaccano” solo in una direzione. Tira un piede in una direzione e le dita del geco si attaccheranno alla superficie. Rilascia il piede e “sbuccerà” le dita dei piedi nella direzione opposta, anche se questo non impedisce al grazioso geco di muoversi in qualsiasi modo scelga. Scienziati l’ho trovato I gechi possono correre lateralmente alla stessa velocità con cui si arrampicano, grazie alla capacità di riallineare le dita dei piedi. Avere più dita aiuta i gechi ad adattarsi ad attaccarsi a superfici scivolose o irregolari. Le dita che sono rimaste a contatto con la superficie hanno potuto cambiare direzione e distribuire meglio il carico. E poiché le dita dei piedi sono morbide, gli animali possono adattarsi più facilmente alle superfici ruvide.

Nonostante tutto ciò che abbiamo imparato, poco si sa sulla chimica della superficie dettagliata dei cuscinetti dei piedi dei gechi, in particolare i cerotti. Gli autori di questo ultimo documento di ricerca si sono quindi proposti di saperne di più, con particolare interesse per il ruolo potenzialmente importante che l’acqua può svolgere nell’adesione superficiale. “Si sapeva già molto su come funzionano meccanicamente i gel”, Il fisico ha detto NIST e coautore di Cherno Jaye. “Ora abbiamo una migliore comprensione di come funziona in termini di struttura molecolare”.

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Secondo gli autori, studi recenti hanno indicato la presenza di particelle lipidiche idrorepellenti nelle impronte di gechi e nelle matrici di gechi (si possono trovare anche nella cuticola dei rettili, disposte a mattoni e malta). Il microscopio di sincrotrone del National Institute of Standards and Technology (NIST) è adatto per dare un’occhiata da vicino alla struttura molecolare perché non solo può identificare le molecole sulla superficie degli oggetti 3D, ma anche rivelare esattamente dove si trovano e come sono dirette.

Questo sottile film lipidico (spesso solo un nanometro) può spingere via l’acqua sotto i cucchiai, ipotizzano gli autori, consentendo ai cucchiai di entrare in stretto contatto con la superficie, aiutando i gechi a mantenere una presa sulle superfici bagnate. Inoltre, cucchiai e cucchiai sono costituiti dalla proteina della cheratina, proprio come le proteine ​​che si trovano nei capelli umani e nelle unghie. L’analisi ha rivelato che le fibre di cheratina si allineano nella direzione dei capelli, il che potrebbe essere la causa della resistenza all’abrasione.

I piedi Gecko hanno ispirato molte applicazioni interessanti in passato, tra cui il già citato nastro adesivo e adesivo e “appiccicoso“Robot rampicante con ancoraggio protesico, e anche (non sto scherzando con te) a Design reggiseno senza spalline. Jay e altri. Immagina “scarpe da geco” che possono aderire alle superfici bagnate o “guanti da geco” per ottenere una presa migliore sugli strumenti bagnati come potenziali applicazioni della loro ultima ricerca.

“La cosa più eccitante per me di questo sistema biologico è che tutto è ottimizzato perfettamente su ogni scala, dal macro al micro al molecolare”, Ha detto il coautore Stanislav Sock, biologo presso l’Università di Kiel in Germania. “Questo può aiutare gli ingegneri biomimetici a sapere cosa fare dopo”.

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