Учените разкриват тайните зад свръхмощните зъби на мравките

За да предпазят потребителската електроника от свиване, инженерите трябва да създадат инструменти, които са малки, но изключително мощни за използване при изграждането на устройствата. Една група се надява да получи чертежи от Майката Природа, като изучава някои от най -трудните инструменти, които познаваме: мравки.

По -тънки от нишката човешка коса, миниатюрните насекоми могат да изгризат достатъчно силно, за да откъснат жилави листа, без да нанесат никакви щети. Всичко е свързано с равномерното подреждане на зъбите на цинковите атоми, което позволява равномерно разпределение на силата всеки път, когато съществата изстискат нещо. Изследователите казват, че тази функция един ден може да се приложи към ръчно изработени инструменти.

каза Аарон Деварадж, старши изследовател в Тихоокеанската северозападна национална лаборатория на Министерството на енергетиката на САЩ и автор на книгата Публикувано е проучване за образуването на мравки Сряда в Научни доклади. Бебешките мравки „могат да режат човешката кожа, без да се счупят – това е трудно да се направи със зъбите ни“.

За да стигнем до дълбините на мистериите на природата и да задоволим нуждите на човечеството от джобна електроника-за да можем лесно да проверим емисиите в Twitter, разбира се-изследователите първо изолират малко парче от зъб на една мравка. мравки две, или Понякога повече, зъби на извитата външна долна челюст или челюст. След това екипът се обърна към техника, наречена атомна сонда томография, която прецизно рисува картина на това къде всеки атом е вътре в тялото.

„Планът беше да се използва тази технология, за да се разбере как цинкът се разпределя в тези мравки и как това води до силата, която получавате“, каза Деварадж.

Атомната сонда томография работи чрез обратен анализ. По принцип поставяте елемент в камера, след което бавно го изпарявате – атом по атом – и събирате данните от всяка съставка на детектор. С тази информация можете да реконструирате обекта като 3D модел, с изключение на този път с разпознаваеми атоми.

След като са изпълнили тези стъпки с помощта на микроскопична „игла“, за да гризат мравки, екипът установи, че цинковите атоми в зъба – отговорни за пронизващата болезнена природа на ухапванията от мравки – са разпределени по изненадващо еднакъв начин, а не на бучки.

Всеки път, когато мравка ухапе нещо, силата се разпределя напълно по зъбите й поради равномерното разпръскване на цинкови атоми. Това обяснява защо само около 10-20% цинк всъщност е необходим за здравия им зъбен материал. Дори по -добре, казват изследователите, животните в крайна сметка използват около 60% или по -малко сила, отколкото биха изисквали, ако зъбите им съответстват на нашите сравнително слаби перлени бели, които имат различни видове и различно разпределение на елементите.

„Органичните и неорганичните химици могат да работят заедно, за да синтезират наистина мощни материали, вдъхновени от тези видове материали“, каза Деварадж.

Прилагането на концепцията за равномерно разпръскване на атоми – цинк или други елементи – към инструментите, които изграждат човешката технология, би осигурило на нашите бъдещи миниатюрни инструменти двойна полза. Ще бъде по -евтино, защото ще е необходимо да има по -малко количество по -силни и скъпи компоненти. Той също така ще бъде по -ефективен поради факта, че по време на употреба ще се изисква сила.

След това Деварадж и неговите колеги изследователи се стремят да продължат да намират начини да революционизират изграждането на компактни технически устройства, като анализират други малки, малки видове, които бродят с мощни оръжия.

„Вече започнахме да търсим ужилвания от скорпиони, например паяци и много други видове миниатюрни инструменти, за да разберем какви са арсеналите от насекоми“, каза Деварадж.