Vědci odhalili tajemství obrovské síly mravenčích zubů

Datum 25.09.2021

Foto: Unsplash.com

Aby se spotřební elektronika mohla neustále zmenšovat, musí konstruktéři vyrábět malé, ale nesmírně pevné nástroje, které se používají při konstrukci přístrojů. Jedna skupina těchto konstruktérů doufá, že získá návod od matky přírody a rozhodla se více zaměřit na jedny z nejmenších a nejtvrdších nástrojů, které známe: mravenčí zuby.

Miniaturní kousátka hmyzu, tenčí než lidský vlas, se dokáží zakousnout tak silně, že proříznou i pevné listy, aniž by jejich okolí výrazně poškodily. Všechno to souvisí s rovnoměrným uspořádáním atomů zinku v zubech, které umožňuje rovnoměrné rozložení síly pokaždé, když tito nejpočetnější a nejorganizovanější malí živočichové něco zakousnou. Tuto vlastnost lze podle vědců jednoho dne využít u nástrojů vyrobených člověkem.

“Rovnoměrné rozložení je v podstatě tajemstvím,” řekl Arun Devaraj, vedoucí vědecký pracovník v Pacific Northwest National Laboratory a autor studie o složení mravenčích zubů, která byla začátkem září zveřejněna v časopise Scientific Reports. Mravenčí čelisti dokážou rozříznout i lidskou kůži, aniž by se zlomila, což je obtížné i s lidskými zuby.

Aby přišli na kloub tajemství přírody a uspokojili lidskou potřebu po stále se zmenšující elektronice, vědci nejprve izolovali nepatrný kousek jednoho mravenčího zubu. Mravenci mají na své zakřivené vnější čelisti dva nebo někdy i více zubů. Poté se tým zaměřil na techniku zvanou atomová sondová tomografie, která přesně vykresluje, kde se v objektu nachází každý atom.

Tomografie atomovou sondou funguje na základě zpětné analýzy. V podstatě můžete vložit předmět do komory, pak jej pomalu odpařovat – atom po atomu – a shromažďovat údaje o každé složce na detektoru. Na základě těchto informací pak můžete objekt rekonstruovat jako 3D model, tentokrát však s identifikovatelnými atomy.

Po provedení těchto kroků s mikroskopickou “jehlou” mravenčího kusadla tým zjistil, že atomy zinku v zubu – zodpovědné za pronikavou a bolestivou povahu mravenčích kousnutí – jsou rozmístěny překvapivě rovnoměrně, nikoli ve shlucích.

Pokaždé, když se mravenec do něčeho zakousne, je síla dokonale rozložena do celého chrupu díky rovnoměrnému rozptýlení atomů zinku. To vysvětluje, proč je pro jejich mohutný zubní materiál ve skutečnosti potřeba jen asi 10-20 % zinku.

Použití konceptu rovnoměrně rozložených atomů – zinku nebo jiných prvků – v přístrojích by našim budoucím mininářadím přineslo dvojí výhodu. Byly by levnější, protože by bylo zapotřebí menší množství nákladných a pevnějších součástek, a zároveň by také byly účinnější díky tomu, že by při jejich používání bylo zapotřebí menší síly.

Radim Ptáček

Volty 700 x 200 px

Komentáře