Premium
Șopârlele Gecko sunt renumite pentru că au picioare care le permit să escaladeze cu ușurință suprafețele verticale. Gecko obțin această aparentă superputere de la milioane de structuri microscopice, asemănătoare părului, pe degetele de la picioare.
În prezent, oamenii de știință au mărit pentru pentru a putea să vadă și mai bine acele structuri, numite setae, și au descoperit că sunt acoperite cu o peliculă ultra-subțire de molecule de lipide care resping apa, de numai un nanometru grosime, indică Eurek Alert, relatează descopera.ro.
Cercetătorii de la Institutul Național de Standarde și Tehnologie – NIST au analizat suprafața folosind raze X de înaltă densitate aruncate de un tip de accelerator de particule numit sincrotron.
Microscopul cu sincrotron a arătat că moleculele de lipide căptușesc suprafața setae în rețele dense, ordonate.
Lipidele joacă un rol important în acest proces
Lipidele pot juca un rol în acest proces deoarece sunt hidrofobe, adică resping apa.
„Lipidele ar putea funcționa pentru a îndepărta apa de sub spatule, permițându-le să intre în contact mai strâns cu suprafața”, a spus fizicianul și coautorul Tobias Weidner de la Universitatea Aarhus din Danemarca.
„Acest lucru ar ajuta aceste șopârle să-și mențină strânsoarea pe suprafețele umede.”
Setae și spatulele sunt făcute dintr-un tip de proteină de keratina similară cu cea care se găsește în părul și unghiile umane. Sunt extrem de delicate.
Cercetătorii au arătat că fibrele cheratinice sunt aliniate în direcția setae, ceea ce le-ar putea ajuta să reziste la abraziune.
„Cel mai interesant lucru pentru mine despre acest sistem biologic este că totul este perfect optimizat la fiecare scară, de la macro la micro și la molecular”, a spus biologul și co-autorul Stanislav Gorb de la Universitatea Kiel din Germania.
„Acest lucru îi poate ajuta pe inginerii biomimetici să știe ce să facă în continuare.”
„Vă puteți imagina cizme de gecko care nu alunecă pe suprafețele umede sau mănuși de gecko pentru a ține unelte care sunt umede”, a spus fizicianul și co-autorul NIST Dan Fischer.
„Sau un vehicul care poate alerga pe pereți sau un robot care poate alerga de-a lungul liniilor electrice și să le inspecteze.”
Perspective multiple
Microscopul sincrotron NIST pe care cercetătorii l-au folosit pentru a analiza setae este unic prin capacitatea sa de a identifica molecule de pe suprafața unui obiect tridimensional, de a le măsura orientarea și de a le mapa poziția.
Este situat la Laboratorul Național Brookhaven al Departamentului Energiei din SUA, unde Sursa Națională de Lumină Sincrotron II, un accelerator de particule lung de aproximativ un kilometru, oferă o sursă de raze X de înaltă energie pentru iluminare.
Acest microscop este de obicei folosit pentru a înțelege fizica materialelor industriale avansate, inclusiv baterii, semiconductori, panouri solare și dispozitive medicale.
„Dar este fascinant să ne dăm seama cum funcționează picioarele gecko”, a spus Fischer, „și putem învăța multe de la natură atunci când vine vorba de îmbunătățirea propriei tehnologii.”
O echipă internațională de cercetători a publicat concluziile în Biology Letters.
O lucrare însoțitoare anterioară, publicată în Physical Chemistry Letters, a folosit aceeași tehnică pentru a arăta cum sunt aliniate firele individuale de proteine care alcătuiesc setae.
Mai trebuiesc aflate încă multe lucruri
„Se știau deja multe despre modul în care funcționează această mecanică”, a spus fizicianul NIST și co-autorul Cherno Jaye.
„Acum avem o mai bună înțelegere a modului în care funcționează în ceea ce privește structura lor moleculară.”
Geckos au inspirat multe produse, inclusiv benzi adezive cu microstructuri asemănătoare. Înțelegerea trăsăturilor moleculare ar putea determina inventatorii care găsesc inspirație în natură – un concept numit biomimetism – să vină cu modele și mai bune.
Setae oferă putere de lipire, deoarece sunt flexibile și își asumă contururile microscopice ale oricărei suprafețe pe care se cățără gecko.
Chiar și structurile mai mici de la capetele setelor, numite spatule, fac un contact atât de strâns cu suprafața încât electronii din ambele materiale interacționează, creând un tip de atracție numit forțe van der Waals.
Pentru a-și elibera piciorul, care altfel ar putea rămâne blocat, Gecko schimbă unghiul setae, întrerupând acele forțe și permițând animalului să facă următorul pas.
