kapcsolodo tartalom
- A tudósok be- és kikapcsolhatják ezt a gekkó ihletésű fogóeszközt egy villogással
Egy jóképű gekkó. Fotó: Ethan Knapp és Alyssa Stark
Bárki, aki egy trópusi országban él vagy meglátogatta, valószínűleg ismeri a gekkó aprítóját. Ezek a barátságos kis gyíkok az Indonéziától Tanzániáig és a Dominikai Köztársaságig terjedő otthonakat és dzsungeleket laknak. Naplemente után jönnek létre, kihasználva az éjjellátó látásmódot - amely 350-szer hatalmasabb, mint az ember -, és otthonaikban és szállodákban várják kedves vendégeiket, mivel szúnyogokat és más rovarirtókat robbantanak fel.
A helyiek mellett a tudósok is szeretik ezeket a színes gyíkokat. A gekkóknak a gyíkok egyedülálló képességük van, hogy sík falakat futtassanak fel és mennyezeten áthaladjanak, még akkor is, ha a felület nagyon sima. A kutatók évek óta zavarba ejtik ezt a képességet, és tucatnyi laboratórium tesztelte a gekkóadhéziót annak reményében, hogy kihasználja ezt a szuperhatalmat a robotikától az űrtechnikáig, az orvostudományig és a gekkószalagig való felhasználás szempontjából.
Kiderült, hogy a gekkó lábujjai hajszerű szerkezeteket tartalmaznak, amelyek többérintkezős felületet képeznek, vagyis az egységes láb helyett úgy tűnik, hogy a gekkók fognak több ezer apró tapadószerkezettel.
Hézagok maradnak azonban a kutatók megértésében, hogy a gekkó lábak hogyan hatnak a természetes környezetük felületeire, különösen száraz és nedves körülmények között. A tudósok tudják, hogy a gekkó talpbetétek szuperhidrofóbak vagy víztaszítóak, ám a gekkók elveszítik a képességüket, hogy ragaszkodjanak az üveghez, amikor nedves lesz. Miért nem űzik el a vizet, és nem ragaszkodnak az alatta lévő üvegfelülethez? Hasonlóképpen, a tudósok kíváncsi, hogy a gekkók hogyan kezelik az erdő nedves leveleit esőviharok során.
Egy új cikk, amely a Nemzeti Tudományos Akadémia folyóiratában jelent meg, vizsgálja ezeket a rejtélyeket. A szerzők úgy döntöttek, hogy tesztelik a gekkó tapadását számos olyan nedves és száraz anyagon, amelyek vonzzák és visszataszítják a vizet. Kísérleteik elvégzéséhez hat tokay gekkót felszereltek gekkó méretű hevederekkel. A gekkókat négy különféle anyagra helyezték, mint például üveg, műanyag és viaszos trópusi levelek utánozására szolgáló anyag. Miután időt adtak a gyíkoknak ahhoz, hogy alkalmazkodjanak az új környezetükhöz, a kutatók egységes vontatási nyomást gyakoroltak a gekkók hevedereire, az ellenkező irányba húzva, ahol az állatok sétálnak. Végül a gekkók már nem kapaszkodhatnak, és elveszítették a fogásukat. Ez lehetővé tette a csapat számára az állatok kiszorításához szükséges tapadási erő mérését. Ugyanazokat a kísérleteket is megismételték nagyon nedves körülmények között is.
A szerzők úgy találták, hogy azok a anyagok, amelyek jobban nedvesíthetők - jelezve, hogy a felület milyen mértékben vonzza a vízmolekulákat - annál kevesebb erő szükséges ahhoz, hogy megzavarják a tapadó gekkók markolatait. A kutatók által vizsgált felületek nedvességtartalmának az üveg volt a legnagyobb, és a gekkók könnyen csúsztak a nedves üvegből, mint a száraz üveg. Amikor az anyag megnedvesedik, a víz vékony, vonzó fóliát képez, amely megakadályozza, hogy a gekkó apró orrszőrzete érintkezésbe kerüljön a felülettel.
A viaszos levelek alacsony nedvesíthetőségi tulajdonságai viszont lehetővé teszik a gekkók számára erős tapadást, még esővihar esetén is, mivel a levelek aktívan visszatartják a vizet. A kutatók megállapították, hogy a gekkók nedves és száraz körülmények között egyaránt jól teljesítettek a leveleket utánozó felületen.
A szerzők arra következtetnek, hogy a gekkók hogyan érintkeznek a felületekkel a termodinamikai tapadási elmélettől. Ezeket a tulajdonságokat a Van der Waals erő, vagy a vonzó és visszataszító interakciók összege diktálja a gekkóujjak és a felületük jellemzői között, amelyekkel érintkezésbe kerülnek. Mindaddig, amíg ezek a vonzó erõk megrekednek, a gekkóknak szerencséjük van abban, hogy megfogják azokat a felületeket, amelyekkel érintkezésbe kerülnek, függetlenül attól, hogy nedves vagy száraz-e.
Az egész állatokra való adhéziós eredményeink alapján azt tapasztaltuk, hogy a még gyenge nedves felületek is lehetővé teszik a gekkó ragasztó rendszerének tapadását és a valószínű mozgást.
Eredményeink arra utalnak, hogy a gekkó ragasztórendszerben olyan mértékű sokoldalúság áll rendelkezésre, amelyet korábban nem vették figyelembe, és amely érdekes evolúciós, ökológiai és magatartási előrejelzéseket kérdőjelez meg.
Amellett, hogy felvilágosítást ad arról, hogy a gekkó-adaptációk hogyan segítik a gyíkokat megbirkózni a természetes környezetükkel, a szerzők úgy vélik, hogy eredményeik hozzájárulhatnak új szintetikus gekkórobotok tervezéséhez, amelyek legyőzik a valós életbeli gekkók „nedves üveg Achilles-sarkát”, és amelyek talán a felhőkarcoló tisztításához is hasznosak lehetnek. ablakokat, a gyanúsított terroristák ellen kémkedve, vagy egyszerűen csak egy nehezen hozzáférhető izzó cseréjét.
