Bilim adamları, yapışkan geko ayaklarının nasıl kaldığının sırrına dair yeni bir fikir kazanıyor

Geko, uzman ve yetenekli bir tırmanıcı olmasıyla ünlüdür. herhangi bir yüzeye yapışır Ayaklarının altındaki minik kıl benzeri yapılar sayesinde. Oregon, Danimarka ve Almanya’daki meslektaşlarıyla birlikte, Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü’ndeki (NIST) araştırmacılar, yüksek enerjili bir senkrotron kullanan bu yapılara daha yakından baktılar ve çok ince bir lipid molekülü tabakasıyla kaplı olduklarını ortaya çıkardılar. Bir göre, dik son kağıt Biyoloji Mektupları’nda yayınlandı.

Bu minik mikroskobik tüylere, her biri spatula adı verilen yüzlerce daha küçük tüye bölünmüş tüyler denir. Mikroskobik boyuttaki ölçeklerde, sözde Van der Waals kuvvetleriİki dipol molekülü arasındaki çekim ve itme kuvvetleri önem kazanır.

Esasen, gekonun ayaklarındaki minik saç tutamları duvar ve tavanlardaki çizgilere yaklaşır, böylece kertenkelenin saçının parçacıklarından gelen elektronlar ve duvar parçacıklarından gelen elektronlar birbirleriyle etkileşir ve oluşturur. elektromanyetik çekim. Bu, kertenkelelerin cam gibi pürüzsüz yüzeylere zahmetsizce tırmanmasını sağlar. Örümcekler, cırcır böcekleri, böcekler, yarasalar, ağaç kurbağaları ve kertenkelelerin hepsi aynı kuvvetleri kullanan farklı boyutlarda yapışkan ayak pedlerine sahiptir.

Geckos ve sıra dışı ayakları uzun zamandır bilim adamlarının ilgisini çekmiştir. Örneğin 2013 yılında, California Üniversitesi, Santa Barbara’daki bilim adamları bir dosya tasarladılar. Yeniden kullanılabilir kuru yapıştırıcı Pürüzsüz yüzeylere kolayca yapışan, ileri itildiğinde sıkıca yapışan ve geri çekildiğinde kayan bir gekonun ayaklarından esinlenilmiştir. Bu eğilimin sırrı, silikon bazlı yapıştırıcıda üretilen yarı silindirik fiberlerin açısı ve şekliydi. Düz tarafı aşağı itmek, bir cam yüzeye yapışmak için daha fazla yüzey alanı üretti. Lifleri yuvarlak tarafı aşağı gelecek şekilde çekmek, yüzey alanını azalttı, böylece yapışkan kolayca kayabilirdi.

2020’de Berkeley Bursları nedenini araştır Yumuşak tüylü bir kertenkelenin ayak parmakları sadece bir yöne “yapışır”. Bir ayağınızı bir yöne çekin ve kertenkelenin ayak parmakları yüzeye yapışacaktır. Ayağı bırakın ve ayak parmaklarını ters yönde “soyacaktır”, ancak bu zarif gecko’nun istediği şekilde hareket etmesini engellemez. Bilim insanları buldum Geckos, ayak parmaklarını yeniden hizalama yeteneği sayesinde, tırmandıkları hızda yanal olarak koşabilirler. Birden fazla parmağa sahip olmak, kertenkelelerin kaygan veya düzensiz yüzeylere yapışmaya uyum sağlamasına yardımcı olur. Yüzeyle temas halinde olan parmaklar yön değiştirip yükü daha iyi dağıtabiliyordu. Ve ayak parmakları yumuşak olduğu için hayvanlar pürüzlü yüzeylere daha kolay uyum sağlayabilir.

Tüm öğrendiklerimize rağmen, özellikle yamalar olmak üzere gecko ayak pedlerinin detaylı yüzey kimyası hakkında çok az şey biliniyor. Bu nedenle, bu son araştırma makalesinin yazarları, suyun yüzey yapışmasında oynayabileceği potansiyel olarak öne çıkan role özel ilgi göstererek, daha fazlasını öğrenmek için yola çıktılar. “Jellerin mekanik olarak nasıl çalıştığı hakkında zaten çok şey biliniyordu,” Fizikçi NIST dedi ve Cherno Jaye’in ortak yazarı. “Artık moleküler yapı açısından nasıl çalıştığını daha iyi anlıyoruz.”

Yazarlara göre, son araştırmalar geko ayak izlerinde ve kertenkele matrislerinde su itici lipid parçacıklarının varlığını göstermiştir (bunlar aynı zamanda bir tuğla-harç düzeninde düzenlenmiş sürüngenlerin kütikülünde de bulunabilir). Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) senkrotron mikroskobu, moleküler yapıya yakından bakmak için çok uygundur, çünkü yalnızca 3B nesnelerin yüzeyindeki molekülleri tanımlayamaz, aynı zamanda tam olarak nerede olduklarını ve nasıl yönlendirildiklerini de ortaya çıkarabilir.

Yazarlar, bu ince lipid filminin (sadece bir nanometre kalınlığında) kaşıkların altındaki herhangi bir suyu uzaklaştırabileceğini ve kaşıkların yüzeyle yakın temas kurmasına izin vererek, gekoların ıslak yüzeylerde tutuşunu sürdürmesine yardımcı olabileceğini tahmin ediyor. Ayrıca, kaşıklar ve kaşıklar, insan saçı ve tırnaklarında bulunan proteinlere çok benzeyen keratin proteininden yapılır. Analiz, keratin liflerinin saç yönünde hizalandığını ve bunun aşınma direncinin nedeni olabileceğini ortaya çıkardı.

Gecko ayakları, yukarıda bahsedilen yapışkan bant ve yapıştırıcı da dahil olmak üzere geçmişte birçok ilginç uygulamaya ilham kaynağı olmuştur ve “yapışkan“Protez bağlantılı tırmanan robot ve hatta (sizinle şaka yapmıyorum) Askısız sutyen tasarımı. Jay ve diğerleri. En son araştırmalarının potansiyel uygulamaları olarak ıslak yüzeylere yapışabilen “geko ayakkabıları” veya ıslak aletler üzerinde daha iyi kavrama sağlayan “geko eldivenleri” hayal edin.

“Bu biyolojik sistemle ilgili benim için en heyecan verici şey, her şeyin makrodan mikroya ve molekülere kadar her ölçekte mükemmel bir şekilde optimize edilmiş olmasıdır.” Ortak yazar Stanislav Sock dedi ki, Almanya’daki Kiel Üniversitesi’nde biyolog. “Bu, biyomimetik mühendislerinin daha sonra ne yapacaklarını bilmelerine yardımcı olabilir.”