Οι επιστήμονες αποκαλύπτουν τα μυστικά της υπερδυναμίας των δοντιών του μυρμηγκιού

Τα μυρμήγκια έχουν δόντια;! Και είναι πολύ δυνατοί;!

Getty / Gulfu

Για να συνεχίσουν να συρρικνώνονται τα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, οι μηχανικοί πρέπει να κατασκευάσουν μικροσκοπικά αλλά εξαιρετικά ισχυρά όργανα που θα χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή gadget. Μια ομάδα ελπίζει να πάρει σχέδια από τη Μητέρα Φύση μελετώντας μερικά από τα νεότερα και πιο ανθεκτικά εργαλεία που γνωρίζουμε: τα δόντια μυρμηγκιών.

Λεπτότερα από ανθρώπινα μαλλιά, τα μικροσκοπικά τρωκτικά εντόμων μπορούν να δαγκώσουν αρκετά δυνατά για να κόψουν γερά φύλλα χωρίς να υποστούν ζημιά. Όλα έχουν να κάνουν με την ομοιόμορφη διάταξη των ατόμων ψευδαργύρου στα δόντια, η οποία επιτρέπει την ομοιόμορφη κατανομή της δύναμης κάθε φορά που τα πλάσματα ραγίζουν κάτι. Αυτή η λειτουργικότητα, λένε οι ερευνητές, μπορεί κάποια μέρα να εφαρμοστεί σε τεχνητά εργαλεία.

“Το μυστικό είναι βασικά να έχουμε μια ομοιόμορφη κατανομή”, δήλωσε ο Arun Devaraj, κύριος ερευνητής στο Εθνικό Εργαστήριο Northwestwest Pacific του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ και συγγραφέας δημοσιεύτηκε μια μελέτη για τη σύνθεση των δοντιών του μυρμηγκιού Τετάρτη στο περιοδικό Scientific Reports. Οι θρυμματιστές μυρμηγκιών “μπορούν ακόμη και να κόψουν το ανθρώπινο δέρμα χωρίς να σπάσουν – είναι ακόμη δύσκολο να το κάνουμε με τα δικά μας δόντια”.

Για να κατανοήσουμε τα μυστικά της φύσης και να καλύψουμε την ανάγκη της ανθρωπότητας για χειροκίνητα ηλεκτρονικά – για να μπορούμε να ελέγξουμε εύκολα τις πηγές μας στο Twitter, φυσικά – οι ερευνητές της μελέτης απομόνωσαν πρώτα ένα μικρό κομμάτι ενός δοντιού μυρμηγκιού. Τα μυρμήγκια έχουν δύο ή μερικές φορές περισσότερο, δόντια στην καμπύλη εξωτερική κάτω γνάθο ή γνάθο. Στη συνέχεια, η ομάδα στράφηκε σε μια τεχνική που ονομάζεται τομογραφία ατομικού καθετήρα, η οποία αποτυπώνει με ακρίβεια μια εικόνα της θέσης κάθε ατόμου σε ένα αντικείμενο.

«Το σχέδιο», είπε ο Ντεβάρατζ, «ήταν να χρησιμοποιήσουμε αυτήν την τεχνική για να καταλάβουμε πραγματικά πώς κατανέμεται ο ψευδάργυρος μέσα σε αυτά τα δόντια μυρμηγκιών και πώς αυτό οδηγεί στη δύναμη που αποκτά».

low-res-ant-mandibles-landscape-jpg.png

Οι κάτω γνάθοι των μυρμηγκιών έχουν ένα ισχυρό δάγκωμα, χάρη στα ενσωματωμένα άτομα ψευδαργύρου.

Robert Schofield / Πανεπιστήμιο του Όρεγκον

Η τομογραφία ατομικού καθετήρα λειτουργεί με αντίστροφη ανάλυση. Βασικά, μπορείτε να βάλετε ένα στοιχείο σε έναν θάλαμο και στη συνέχεια να το εξατμίσετε αργά – άτομο προς άτομο – και να συλλέξετε τα δεδομένα κάθε στοιχείου σε έναν ανιχνευτή. Χρησιμοποιώντας αυτές τις πληροφορίες, μπορείτε στη συνέχεια να αναδημιουργήσετε το αντικείμενο ως τρισδιάστατο μοντέλο, εκτός από αυτή τη φορά με αναγνωρίσιμα άτομα.

Μετά από αυτά τα βήματα με μια μικροσκοπική «βελόνα» μυρμηγκιών, η ομάδα διαπίστωσε ότι τα άτομα ψευδαργύρου στο δόντι – υπεύθυνα για την οδυνηρή και διαπεραστική φύση των δαγκωμάτων μυρμηγκιών – κατανέμονταν εκπληκτικά ομοιόμορφα παρά «σε τούφες».

Κάθε φορά που ένα μυρμήγκι δαγκώνει κάτι, η δύναμη κατανέμεται ομοιόμορφα μεταξύ των δοντιών του λόγω της ομοιόμορφης διασποράς των ατόμων ψευδαργύρου. Αυτό εξηγεί γιατί μόνο περίπου 10-20% ψευδάργυρος χρειάζεται στην πραγματικότητα για το ισχυρό οδοντικό υλικό τους. Ακόμα καλύτερα, οι ερευνητές λένε ότι τα ζώα καταλήγουν να χρησιμοποιούν περίπου το 60% ή λιγότερο της δύναμης που θα χρειάζονταν εάν τα δόντια τους ήταν τα ίδια με τα σχετικά αδύναμα μαργαριταρένια λευκά μας, τα οποία έχουν διαφορετικούς τύπους και κατανομές στοιχείων.

“Οι οργανικοί και ανόργανοι χημικοί μπορούν πραγματικά να συνεργαστούν για να συνθέσουν πραγματικά στερεά υλικά, εμπνευσμένα από τέτοιου είδους υλικά”, δήλωσε ο Devaraj.

Η εφαρμογή της έννοιας των ομοιόμορφα κατανεμημένων ατόμων – ψευδαργύρου ή άλλων στοιχείων – στα όργανα που χτίζουν την ανθρώπινη τεχνολογία θα προσφέρει στα μελλοντικά μας μίνι εργαλεία ένα διπλό πλεονέκτημα. Θα ήταν φθηνότερα, καθώς θα απαιτούνταν μικρότερη ποσότητα ακριβών και ισχυρότερων εξαρτημάτων. Θα ήταν επίσης πιο αποτελεσματικά καθώς θα απαιτούνταν λιγότερη δύναμη όταν χρησιμοποιούνται.

Στη συνέχεια, ο Devaraj και άλλοι ερευνητές προσπαθούν να συνεχίσουν να βρίσκουν τρόπους για να φέρουν επανάσταση στον τρόπο που κατασκευάζουμε συμπαγείς τεχνολογικές συσκευές αναλύοντας άλλα μικροσκοπικά είδη που περιφέρονται με ισχυρά όπλα.

“Έχουμε ήδη ξεκινήσει να κοιτάμε τσιμπήματα σκορπιού, για παράδειγμα, και τον κυνόδοντο αράχνης”, είπε ο Ντεβάρατζ, “και πολλά άλλα είδη μικροσκοπικών εργαλείων για να καταλάβουμε το είδος των μικρών οπλοστασίων εντόμων”.

READ  Η ανακάλυψη σπηλαίου αποκαλύπτει πόσο καιρό οι άνθρωποι φορούσαν ρούχα

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *