Ilmuwan mengungkap rahasia di balik gigi semut yang super kuat

Agar elektronik konsumen tidak menyusut, para insinyur perlu membuat alat yang kecil tetapi sangat kuat untuk digunakan dalam membangun perangkat. Satu kelompok berharap mendapatkan cetak biru dari Alam dengan mempelajari beberapa alat paling sulit yang kita ketahui: gigi semut.

Lebih tipis dari sehelai rambut manusia, serangga mini dapat menggerogoti cukup keras untuk memotong daun yang keras tanpa merusaknya. Itu semua berkaitan dengan susunan gigi yang rata dari atom-atom seng, yang memungkinkan distribusi kekuatan yang merata setiap kali makhluk-makhluk itu menekan sesuatu. Para peneliti mengatakan fitur ini suatu hari nanti dapat diterapkan pada alat buatan manusia.

kata Aaron Devaraj, peneliti senior di Laboratorium Nasional Pasifik Barat Laut Departemen Energi AS dan penulis buku itu Sebuah penelitian diterbitkan tentang pembentukan gigi semut Rabu di Laporan Ilmiah. Bayi semut “dapat memotong kulit manusia tanpa merusaknya – sulit dilakukan dengan gigi kita.”

Untuk mengetahui kedalaman misteri alam dan memenuhi kebutuhan manusia akan barang elektronik berukuran saku—sehingga kita dapat dengan mudah memeriksa feed Twitter, tentu saja—peneliti studi pertama-tama mengisolasi sepotong kecil dari gigi seekor semut. semut dua, atau Terkadang lebih, gigi pada rahang bawah luar yang melengkung, atau mandibula. Selanjutnya, tim beralih ke teknik yang disebut atom probe tomography, yang secara tepat melukiskan gambaran di mana setiap atom berada di dalam tubuh.

“Rencananya adalah menggunakan teknologi ini untuk memahami bagaimana seng didistribusikan di dalam gigi semut ini, dan bagaimana hal itu mengarah pada kekuatan yang Anda dapatkan,” kata Devaraj.

Tomografi probe atom bekerja dengan analisis terbalik. Pada dasarnya, Anda memasukkan elemen ke dalam ruang, lalu perlahan-lahan menguapkannya — atom demi atom — dan mengumpulkan data setiap bahan pada detektor. Dengan informasi ini, Anda dapat merekonstruksi objek sebagai model 3D, kecuali kali ini dengan atom yang dapat dikenali.

Setelah mengikuti langkah-langkah ini menggunakan “jarum” mikroskopis untuk menggigit semut, tim menemukan bahwa atom seng di gigi – yang bertanggung jawab atas rasa sakit yang menusuk akibat gigitan semut – didistribusikan dengan cara yang sangat seragam, bukan dalam rumpun.

Setiap kali seekor semut menggigit sesuatu, kekuatannya menyebar ke seluruh giginya karena dispersi atom seng yang merata. Ini menjelaskan mengapa hanya sekitar 10-20% seng sebenarnya diperlukan untuk bahan gigi yang kuat. Bahkan lebih baik, kata para peneliti, hewan-hewan itu akhirnya menggunakan sekitar 60% atau lebih sedikit kekuatan daripada yang mereka perlukan jika gigi mereka cocok dengan gigi putih mutiara kita yang relatif lemah, yang memiliki jenis dan distribusi elemen yang berbeda.

“Ahli kimia organik dan anorganik dapat bekerja sama untuk mensintesis bahan yang sangat kuat, terinspirasi oleh jenis bahan ini,” kata Devaraj.

Menerapkan konsep penyebaran atom secara merata – seng atau elemen lainnya – pada alat yang membangun teknologi manusia akan memberikan alat miniatur masa depan kita dengan manfaat ganda. Ini akan lebih murah, karena akan diperlukan komponen yang lebih kuat dan mahal dalam jumlah yang lebih kecil. Ini juga akan lebih efisien karena fakta bahwa kekuatan akan dibutuhkan saat digunakan.

Selanjutnya, Devaraj dan rekan penelitinya berusaha untuk terus menemukan cara untuk merevolusi bagaimana perangkat teknis yang ringkas dibuat dengan menganalisis spesies kecil dan mungil lainnya yang berkeliaran dengan senjata yang kuat.

“Kami sudah mulai mencari sengat kalajengking, misalnya taring laba-laba, dan banyak jenis alat miniatur lainnya untuk memahami seperti apa gudang serangga itu,” kata Devaraj.