Gekonas garsėja kaip ekspertas ir gabus alpinistas prilimpa prie bet kokio paviršiaus Dėl mažyčių, panašių į plaukus, struktūrų pėdų apačioje. Kartu su kolegomis iš Oregono, Danijos ir Vokietijos, Nacionalinio standartų ir technologijų instituto (NIST) mokslininkai atidžiau pažvelgė į šias struktūras naudodami didelės energijos sinchrotroną ir atskleidė, kad jos yra padengtos labai plonu lipidų molekulių sluoksniu. Stačiai, pasak a paskutinis popierius Išleistas Biologijos laiškuose.

Šie maži mikroskopiniai plaukeliai vadinami plaukeliais, kurių kiekvienas yra padalintas į šimtus mažesnių plaukų, vadinamų mentelėmis. Jau seniai žinoma, kad mikroskopinio dydžio skalėse, vadinamosiose Van der Waals pajėgosSvarbios tampa traukos ir atstūmimo jėgos tarp dviejų dipolio molekulių.

Iš esmės maži plaukų kuokšteliai ant gekono pėdų priartėja prie sienų ir lubų linijų, todėl elektronai iš gekono plaukų dalelių ir elektronai iš sienos dalelių sąveikauja vienas su kitu ir sukuria elektromagnetinė trauka. Tai leidžia gekonams be vargo lipti ant lygių paviršių, tokių kaip stiklas. Vorai, svirpliai, vabalai, šikšnosparniai, medžių varlės ir driežai turi įvairaus dydžio lipnias pėdų pagalvėles, kurios naudoja tas pačias jėgas.

Gekonai ir jų neįprastos pėdos jau seniai domino mokslininkus. Pavyzdžiui, 2013 m. Kalifornijos universiteto Santa Barbaroje mokslininkai sukūrė failą Daugkartinio naudojimo sausi klijai Įkvėptas gekono pėdų, kurios lengvai prilimpa prie lygių paviršių, tvirtai laikosi stumiant į priekį ir slysta, kai atitraukiamos atgal. Šios tendencijos paslaptis buvo pusiau cilindrinių pluoštų, pagamintų iš silikono pagrindo klijų, kampas ir forma. Paspaudus plokščią pusę žemyn, atsirado daugiau paviršiaus, skirto sukibimui su stiklo paviršiumi. Traukant pluoštus apvalia puse žemyn, sumažėjo paviršiaus plotas, todėl klijai galėjo lengvai nuslysti.

2020 m. „Berkeley Scholars“. ištirti kodėl Minkštaplaukio gekono pirštai „limpa“ tik viena kryptimi. Patraukite vieną pėdą viena kryptimi ir gekono pirštai prilips prie paviršiaus. Atleiskite pėdą ir ji „lups“ pirštus priešinga kryptimi, nors tai netrukdo grakščiajam gekonui judėti bet kokiu pasirinktu būdu. Mokslininkai aš radau tai Gekonai gali bėgti į šonus tokiu pačiu greičiu, kaip lipa aukštyn, nes gali iš naujo išlyginti kojų pirštus. Keli pirštai padeda gekonams prisitaikyti prie slidžių ar netaisyklingų paviršių. Su paviršiumi besiliečiantys kojų pirštai galėjo pakeisti kryptį ir geriau paskirstyti apkrovą. O kadangi pirštai minkšti, gyvūnai gali lengviau prisitaikyti prie šiurkščių paviršių.

Nepaisant visko, ką sužinojome, mažai žinoma apie išsamią gekonų pirštų pagalvėlių paviršiaus chemiją, ypač pleistrus. Taigi šio naujausio mokslinio darbo autoriai nusprendė sužinoti daugiau, ypač domėdamasi galimai svarbiu vandens vaidmeniu sukibti su paviršiumi. „Jau buvo daug žinoma apie tai, kaip geliai veikia mechaniškai“, Fizikas sakė NIST ir Cherno Jaye bendraautorius. „Dabar mes geriau suprantame, kaip tai veikia molekulinės struktūros požiūriu.”

Pasak autorių, naujausi tyrimai parodė, kad gekonų pėdsakuose ir gekonų matricose yra vandenį atstumiančių lipidų dalelių (jų taip pat galima rasti roplių odelėse, išdėstytose plytų ir skiedinio modeliu). Nacionalinio standartų ir technologijų instituto (NIST) sinchrotroninis mikroskopas puikiai tinka norint atidžiai pažvelgti į molekulinę struktūrą, nes jis gali ne tik identifikuoti molekules 3D objektų paviršiuje, bet ir tiksliai atskleisti, kur jos yra ir kaip jos nukreipiamos.

Autoriai spėja, kad ši plona lipidų plėvelė (tik nanometro storio) gali išstumti bet kokį vandenį po šaukštais, leisdama šaukštams glaudžiai liestis su paviršiumi, o tai padeda gekonams išlaikyti sukibimą su šlapiais paviršiais. Be to, šaukštai ir šaukštai yra sudaryti iš baltymo keratino, panašiai kaip baltymai, esantys žmogaus plaukuose ir naguose. Analizė atskleidė, kad keratino skaidulos susilygina plauko kryptimi, o tai gali būti atsparumo dilimui priežastis.

Gecko pėdos praeityje įkvėpė daug įdomių pritaikymų, įskaitant pirmiau minėtą lipnią juostelę ir lipnią medžiagą ir „lipnus„Laipiojantis robotas su protezuotu inkaru ir net (aš su jumis nejuokauju) Liemenėlės dizainas be petnešėlių. Jay ir kiti. Įsivaizduokite „gekono batus“, kurie gali prilipti prie šlapių paviršių, arba „gekonų pirštines“, kad geriau sukibtumėte su šlapiais įrankiais, kaip galimas naujausių tyrimų pritaikymas.

„Mane labiausiai jaudinantis dalykas šioje biologinėje sistemoje yra tai, kad viskas yra tobulai optimizuota bet kokiu mastu – nuo ​​makro iki mikro iki molekulinės. Bendraautorius Stanislavas Sockas sakė, biologas Kylio universitete Vokietijoje. „Tai gali padėti biomimetikos inžinieriams žinoti, ką daryti toliau.”