Bagaimana kadal tokek melepaskan diri saat bergerak melintasi permukaan?


Kellar Autumn of Lewis & Clark College mempelajari adhesi tokek dan memberikan penjelasan berikut: Tokek memiliki susunan jutaan rambut mikroskopis, atau setae, di bagian bawah kaki mereka. Setiap seta berakhir dalam susunan struktur nano, yang disebut spatula, yang berfungsi sebagai perekat kering

Kellar Autumn of Lewis & Clark College mempelajari adhesi tokek dan memberikan penjelasan berikut:

Tokek memiliki susunan jutaan rambut mikroskopis, atau setae, di bagian bawah kaki mereka. Setiap seta berakhir dalam susunan struktur nano, yang disebut spatula, yang berfungsi sebagai perekat kering. Tahun lalu, kolega saya dan saya menemukan bahwa adhesi tokek adalah fungsi dari geometri struktur nano ini daripada kimia permukaannya.

Dalam keadaan istirahat, tangkai setal bengkok secara proksimal seperti cakar. Ketika tokek menanam jari-jarinya, setae memanjang sehingga ujungnya menjauhi tubuh. Sejumlah kecil berat dan perpindahan jari kaki berskala mikron menjauh dari tubuh dapat berfungsi untuk membawa spatula (sebelumnya dalam berbagai orientasi) merata dengan substrat, sehingga memaksimalkan area permukaan kontak. Hasil adhesi dan setae siap untuk menanggung beban penuh dari berat badan hewan, apakah itu memanjat dinding atau melintasi langit-langit.

Satu seta dapat menahan 20 miligram kekuatan dan jumlah setae yang dimiliki tokek (sekitar 6, 5 juta) secara teoritis dapat mendukung 133 kilogram. Kapasitas perekat yang luar biasa ini menimbulkan pertanyaan tentang bagaimana tokek dapat melepaskan kaki mereka dari dinding. Ternyata, peningkatan sudut antara poros setal dan media melebihi 30 derajat menyebabkan pelepasan. Sangat mungkin bahwa tegangan meningkat di tepi jejak seta karena sudut poros setal meningkat, mematahkan ikatan spatula-substrat. Perilaku kaki-peeling yang tidak biasa dari tokek dapat membantu mengurangi kekuatan detasemen dengan hanya menghilangkan sejumlah kecil setae pada suatu waktu.

Pembaca juga bertanya apakah dua kaki tokek akan tetap bersatu.

Susunan tokek setae tidak saling menempel. Penelitian tentang topik ini sedang berlangsung, jadi saya hanya bisa memberikan hipotesis untuk mekanisme yang mendasari properti "anti-diri" ini. Agar setae menempel kuat ke permukaan, sejumlah besar spatula harus melekat secara bersamaan. Kemungkinan spatula dari satu kaki bersentuhan dengan spatula dari kaki lain sangat rendah. Lipat gandakan banyak probabilitas kecil bersama-sama, dan kita sampai pada kesimpulan bahwa sangat tidak mungkin bagi dua kaki untuk menjadi sangat terikat satu sama lain.

Nanoteknologi Kostya Novoselov, yang bekerja di laboratorium yang saat ini sedang mengembangkan pita berdasarkan adhesi tokek di Universitas Manchester, memberikan beberapa detail tambahan.

Tokek yang memanjat permukaan vertikal adalah pemandangan yang menakjubkan. Tetapi menjadi lebih menarik ketika kita mulai berpikir tentang mekanisme mikroskopis yang mendasari gerakan anggun hewan yang menakjubkan ini. Kita tidak tahu bagaimana tepatnya tokek memvariasikan daya tarik antara jari kaki dan permukaannya, tetapi percobaan terbaru telah memberikan skenario yang memungkinkan.

Kellar Autumn dan timnya telah menunjukkan bahwa gaya yang diperlukan untuk melepaskan jari tokek dari substrat sangat bergantung pada sudut antara rambut setal dan permukaan. Pada dasarnya, situasinya menyerupai melepaskan selotip dari meja. Dibutuhkan upaya yang sangat besar untuk melepaskan selotip dari permukaan apa pun hanya dengan menariknya tegak lurus ke permukaan. Tetapi tidak bisa lebih mudah untuk mengupasnya dengan menerapkan gaya moderat sejajar dengan permukaan meja.

Tampaknya tokek mengambil pendekatan ini saat memanjat permukaan vertikal. Kaki tokek memiliki beberapa ratus ribu setae, masing-masing setebal sekitar lima mikrometer dan panjang 100 mikrometer. Semprotan ratusan kumis sangat tipis (0, 2 hingga 0, 5 mikron) dengan ujung berbentuk spatula menutupi setiap seta. Setae ini cukup fleksibel, dan sepertinya tokek dapat mengubah orientasi dan ketegangannya. Saat mendekati permukaan, hewan membuat setae menjadi kaku dan membentuk sudut sedemikian rupa sehingga spatula datar terlibat dengan substrat, sehingga memaksimalkan daya tarik antara jari kaki dan permukaan. Untuk melepaskan, tokek meningkatkan sudut dengan mengubah bentuk seta dan mengupasnya. Karena fleksibilitas dan ukurannya yang sangat kecil, spatula dapat dibawa ke dalam kontak kuat dengan permukaan di mana gaya ini menjadi signifikan.

Kekuatan menarik antara dua telapak tokek mungkin akan jauh lebih lemah daripada tarik-menarik antara telapak tangan dan permukaan apa pun yang didaki tokek, karena area kontak efektif antara dua set setae lebih kecil daripada antara setae dan permukaan bebas.

Baca Ini Selanjutnya

Film Holografik untuk 3-D, Sans Itu Spesifikasi KonyolBioinformatika: Big Data Versus Big CMoriarty Mereka Tidak: Pelanggar Hukum yang Kikuk Membuat Forensik Tidak PerluARGO Network Senses Ocean ChangesPerlombaan untuk Mengubah Hidrogen Gassy menjadi Logam PadatPinwheel Primordial: Astronom Spot Galaksi Spiral Terkemuka Terlama NamunKerusakan Terakhir dari Tennessee Ash Ash SpillTeori Hilang Einstein Terungkap