Vedci odhaľujú tajomstvá super sily zubov mravcov

Aby sa spotrebná elektronika stále zmenšovala, musia inžinieri zostrojiť menšie, ale ohromne silnejšie zariadenia, ktoré sa budú používať pri výrobe pomôcok. Jedna skupina dúfa, že získa plány od matky prírody tým, že študuje niektoré z najmenších a najtvrdších nástrojov, o ktorých vieme: zuby mravcov.

Miniatúrne sekáče hmyzu, tenké na prameň ľudských vlasov, dokážu nasekať silné listy bez toho, aby ich poškodili. Všetko to súvisí s usporiadaním atómov zinku v zuboch, ktoré umožňuje rovnomerné rozloženie síl zakaždým, keď tvor na niečo chrumká. Vedci tvrdia, že táto funkcia by sa jedného dňa dala použiť na zariadenia vyrobené ľuďmi.

„Vyrovnaná distribúcia je v podstate záhadou,“ povedal autor Arun Devraj, vedúci vedecký pracovník Národného laboratória severozápadného Pacifiku amerického ministerstva energetiky. Publikovala štúdiu o štruktúre zubov mravcov Streda v časopise Scientific Reports. Mravčie sekačky môžu „uhryznúť ľudskú pokožku bez toho, aby ju dokonca zlomili – ťažko to zvládnete aj vlastnými zubami“.

Aby sa výskumníci štúdie dostali na dno tajomstiev prírody a uspokojili potrebu ľudskosti vreckovej elektroniky-aby sme si mohli ľahko overiť naše kanály na Twitteri-, najskôr si zobrali malý kúsok mravčieho zuba. Kusy sú oddelené. mravce majú dvoch, príp niekedy aj viac, ich zakrivená vonkajšia čeľusť alebo zuby na čeľusti. Potom sa tím obrátil na techniku ​​nazývanú atómová sondová tomografia, ktorá presne fotografuje umiestnenie každého atómu v objekte.

„Plán,“ povedal Devraj, „bolo použiť túto technológiu na skutočné pochopenie toho, ako sa zinok distribuuje do týchto zubov mravcov a ako získava na sile.“

Tomografia jadrovej sondy funguje prostredníctvom reverznej analýzy. V zásade môžete umiestniť predmet do komory, potom ho pomaly – atóm po atóme – odparovať a zbierať údaje o každom komponente detektora. Pomocou týchto informácií môžete objekt zrekonštruovať ako 3D model, okrem tohto času s rozpoznateľnými atómami.

Po vykonaní týchto krokov pomocou mikroskopickej „ihly“ mravčieho okusovania tím zistil, že atómy zuba v zube – zodpovedné za bolestivú povahu uhryznutia mravcom – boli distribuované prekvapivo rovnomerne, a nie v zhlukoch.

Zakaždým, keď mravce niečo uhryzne, sila sa úplne rozšíri cez ich zuby vďaka rovnomernému rozptýleniu atómov zinku. To vysvetľuje, prečo je približne 10-20% zinku skutočne potrebných pre ich silný zubný obsah. Ešte lepšie je, keď vedci tvrdia, že zvieratá používajú asi 60% alebo menej sily, ktorú by potrebovali, keby ich zuby boli podobné našim porovnateľne krehkým perleťovým bielym s rôznymi druhmi a rozložením prvkov.

„Organickí a anorganickí chemici môžu skutočne spolupracovať na syntéze materiálov, ktoré sú skutočne silné, inšpirované týmito druhmi materiálov,“ povedal Devraj.

Aplikácia konceptu rovnomerne rozložených atómov-zinku alebo iných prvkov-na zariadenia, ktoré ľudská technológia vyrába, poskytne dvojaký prínos pre naše budúce mini zariadenia. Boli by lacnejšie, pretože menšie množstvá by vyžadovali drahé a silnejšie komponenty. Budú tiež efektívnejšie, pretože počas používania bude potrebná menšia sila.

Ďalej Devraj a kolegovia vedci chcú pokračovať v skúmaní spôsobov, ako budujeme kompaktné technologické zariadenia analýzou ďalších malých druhov, ktoré disponujú revolučnými zbraňami.

„Začali sme sa pozerať napríklad na bodnutie škorpióna a pavúčie tesáky,“ povedal Devraj, „a mnoho ďalších typov miniatúrnych nástrojov na pochopenie malého arzenálu nástrojov hmyzu.“