Oamenii de știință dezvăluie secretele din spatele dinților furnicilor super-puternici

Pentru a împiedica reducerea componentelor electronice de consum, inginerii trebuie să construiască instrumente mici, dar extrem de puternice de utilizat la construirea dispozitivelor. Un grup speră să obțină planuri de la Mama Natură studiind unele dintre cele mai dificile instrumente pe care le cunoaștem: dinții furnicilor.

Mai subțiri decât o șuviță de păr uman, insectele miniaturale pot roade suficient de tare pentru a smulge frunzele dure fără a face niciun fel de daune. Totul are legătură cu dispunerea uniformă a dinților atomilor de zinc, care permite o distribuție uniformă a forței de fiecare dată când creaturile stoarce ceva. Cercetătorii spun că această caracteristică ar putea fi aplicată într-o zi instrumentelor create de om.

a spus Aaron Devaraj, cercetător principal la Laboratorul Național Pacific Northwest al Departamentului de Energie al SUA și autor al cărții A fost publicat un studiu privind formarea dinților furnicilor Miercuri în rapoarte științifice. Furnicile pentru bebeluși „pot tăia pielea umană fără să se rupă – este greu de făcut cu dinții noștri”.

Pentru a ajunge la adâncurile misterelor naturii și a satisface nevoia umanității de electronice de dimensiuni de buzunar – astfel încât să putem verifica cu ușurință fluxurile Twitter, bineînțeles – cercetătorii studiați au izolat mai întâi o mică piesă dintr-un dinte de furnică. furnici două sau Uneori mai mult, dinții pe maxilarul inferior exterior curbat sau mandibula. Apoi, echipa a apelat la o tehnică numită tomografie cu sondă atomică, care prezintă exact o imagine a locului în care se află fiecare atom în interiorul corpului.

„Planul a fost de a utiliza această tehnologie pentru a înțelege cum este distribuit zincul în interiorul acestor dinți de furnică și cum acest lucru duce la puterea pe care o obțineți”, a spus Devaraj.

Tomografia cu sondă atomică funcționează prin analiză inversă. Practic, puneți un element într-o cameră, apoi îl vaporizați încet – atom cu atom – și colectați datele fiecărui ingredient pe un detector. Cu aceste informații, puteți reconstrui obiectul ca model 3D, cu excepția de data aceasta cu atomi recunoscători.

După ce a urmat acești pași folosind un „ac” microscopic pentru a ciuguli furnicile, echipa a constatat că atomii de zinc din dinte – responsabili de natura dureroasă pătrunzătoare a mușcăturilor de furnici – au fost distribuiți într-un mod surprinzător de uniform, mai degrabă decât în ​​aglomerări.

De fiecare dată când o furnică mușcă ceva, forța este complet răspândită pe dinți, datorită dispersiei uniforme a atomilor de zinc. Acest lucru explică de ce doar aproximativ 10-20% din zinc este de fapt necesar pentru materialul lor dentar puternic. Chiar și mai bine, spun cercetătorii, animalele ajung să folosească aproximativ 60% sau mai puțină forță decât ar fi nevoie dacă dinții lor s-ar potrivi cu albii noștri, relativ slabi, care au diferite tipuri și distribuții diferite de elemente.

„Chimiștii organici și anorganici pot lucra împreună pentru a sintetiza materiale cu adevărat puternice, inspirate de aceste tipuri de materiale”, a spus Devaraj.

Aplicarea conceptului de răspândire uniformă a atomilor – zinc sau alte elemente – la instrumentele care construiesc tehnologia umană ar oferi viitoarelor noastre instrumente miniaturale un dublu beneficiu. Va fi mai ieftin, deoarece va fi necesar să aveți o cantitate mai mică de componente mai puternice și mai scumpe. De asemenea, va fi mai eficient datorită faptului că va fi necesară rezistență în timpul utilizării.

Apoi, Devaraj și colegii săi cercetători caută să continue să găsească modalități de a revoluționa modul în care sunt construite dispozitivele tehnice compacte prin analiza altor specii mici, mici, care cutreieră cu arme puternice.

„Am început deja să căutăm înțepături de scorpion, de exemplu, colți de păianjen și multe alte tipuri de instrumente miniaturale pentru a înțelege ce fel de arsenale de insecte sunt”, a spus Devaraj.