Para ilmuwan mendapatkan ide baru tentang rahasia bagaimana kaki tokek tetap lengket

Tokek terkenal sebagai pendaki yang ahli dan cakap menempel pada permukaan apapun Berkat struktur kecil seperti rambut di bagian bawah kaki mereka. Bersama dengan rekan-rekan di Oregon, Denmark dan Jerman, para peneliti di Institut Nasional Standar dan Teknologi (NIST) melihat lebih dekat pada struktur tersebut menggunakan sinkrotron berenergi tinggi, mengungkapkan bahwa mereka ditutupi lapisan molekul lipid yang sangat tipis. Tegak, menurut a kertas terakhir Diterbitkan dalam Biologi Surat.

Rambut mikroskopis kecil ini disebut rambut, yang masing-masing dibagi menjadi ratusan rambut yang lebih kecil yang disebut spatula. Telah lama diketahui bahwa dalam skala ukuran mikroskopis, yang disebut Pasukan Van der WaalsGaya tarik menarik dan tolak menolak antara dua molekul dipol menjadi penting.

Pada dasarnya, jumbai kecil rambut di kaki tokek mendekati garis di dinding dan langit-langit sehingga elektron dari partikel rambut tokek dan elektron dari partikel dinding berinteraksi satu sama lain dan menciptakan daya tarik elektromagnetik. Ini memungkinkan tokek memanjat permukaan halus seperti kaca dengan mudah. Laba-laba, jangkrik, kumbang, kelelawar, katak pohon, dan kadal semuanya memiliki bantalan kaki yang lengket dengan berbagai ukuran yang menggunakan kekuatan yang sama ini.

Tokek dan kaki mereka yang tidak biasa telah lama menarik perhatian para ilmuwan. Pada tahun 2013, misalnya, para ilmuwan di University of California, Santa Barbara, merancang sebuah file Perekat kering yang dapat digunakan kembali Terinspirasi dari kaki tokek yang mudah menempel di permukaan halus, menempel kuat saat didorong ke depan dan meluncur saat ditarik ke belakang. Rahasia tren ini adalah sudut dan bentuk serat semi-silinder yang dibuat dalam perekat berbasis silikon. Mendorong sisi datar ke bawah menghasilkan lebih banyak area permukaan untuk adhesi ke permukaan kaca. Menarik serat dengan sisi bundar ke bawah mengurangi luas permukaan sehingga perekat bisa lepas dengan mudah.

Pada tahun 2020, Cendekiawan Berkeley selidiki mengapa Jari-jari kaki tokek berbulu halus hanya “menempel” ke satu arah. Tarik satu kaki ke satu arah dan jari-jari kaki tokek akan menempel ke permukaan. Lepaskan kaki dan itu akan “mengupas” jari-jari kaki ke arah yang berlawanan, meskipun ini tidak mencegah tokek anggun bergerak dengan cara apa pun yang dipilihnya. Ilmuwan aku menemukannya Tokek dapat berlari menyamping dengan kecepatan yang sama saat mereka memanjat, berkat kemampuannya untuk meluruskan kembali jari-jari kaki mereka. Memiliki banyak jari membantu tokek beradaptasi untuk menempel pada permukaan yang licin atau tidak beraturan. Jari-jari kaki yang tetap bersentuhan dengan permukaan mampu mengubah arah dan mendistribusikan beban dengan lebih baik. Dan karena jari-jari kakinya lunak, hewan dapat lebih mudah beradaptasi dengan permukaan yang kasar.

Terlepas dari semua yang telah kita pelajari, sedikit yang diketahui tentang kimiawi permukaan bantalan jari kaki tokek, terutama bagian tambalannya. Jadi penulis makalah penelitian terbaru ini berangkat untuk mencari tahu lebih lanjut, dengan minat khusus pada peran yang berpotensi menonjol yang mungkin dimainkan air dalam adhesi permukaan. “Banyak yang sudah diketahui tentang bagaimana gel bekerja secara mekanis,” Fisikawan itu mengatakan NIST dan rekan penulis Cherno Jaye. “Sekarang kami memiliki pemahaman yang lebih baik tentang cara kerjanya dalam hal struktur molekul.”

Menurut penulis, penelitian terbaru menunjukkan adanya partikel lipid anti air di jejak kaki tokek dan matriks tokek (mereka juga dapat ditemukan di kutikula reptil, disusun dalam pola bata-dan-mortir). Mikroskop sinkrotron National Institute of Standards and Technology (NIST) sangat cocok untuk mengamati struktur molekul dari dekat karena tidak hanya dapat mengidentifikasi molekul pada permukaan objek 3D, tetapi juga mengungkapkan dengan tepat di mana mereka berada dan bagaimana arahnya.

Lapisan tipis lipid ini (hanya setebal nanometer) dapat mendorong air di bawah sendok, penulis berspekulasi, memungkinkan sendok untuk melakukan kontak dekat dengan permukaan, membantu tokek mempertahankan cengkeraman pada permukaan yang basah. Selanjutnya, sendok dan sendok terbuat dari protein keratin, seperti protein yang ditemukan pada rambut dan kuku manusia. Analisis mengungkapkan bahwa serat keratin sejajar dengan arah rambut, yang mungkin menjadi penyebab ketahanan abrasi.

Kaki tokek telah menginspirasi banyak aplikasi menarik di masa lalu, termasuk selotip dan perekat yang disebutkan di atas dan “lengket“Robot panjat dengan jangkar prostetik, dan bahkan (aku tidak bercanda denganmu) a Desain bra tanpa tali. Jay dan lain-lain. Bayangkan “sepatu tokek” yang dapat menempel pada permukaan basah, atau “sarung tangan tokek” untuk mendapatkan pegangan yang lebih baik pada alat basah sebagai aplikasi potensial dari penelitian terbaru mereka.

“Hal yang paling menarik bagi saya tentang sistem biologis ini adalah semuanya dioptimalkan dengan sempurna pada setiap skala, dari makro hingga mikro hingga molekuler,” Rekan penulis Stanislav Sock berkata, seorang ahli biologi di Universitas Kiel di Jerman. “Ini dapat membantu para insinyur biomimetik mengetahui apa yang harus dilakukan selanjutnya.”