يستطيع النمل أو مخلوق آخر اختراق المواد بنسبة 60٪ أو أقل من الضغط المطلوب مثل تلك الموجودة في الأسنان البشرية
أعلن فريق من العلماء ، من كلية أوريغون ومختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني (PNNL) ، أنهم حددوا سر خطورة لدغات النمل والكائنات الصغيرة.
وأشار العلماء إلى أن الإجابة تكمن داخل هذه الكائنات لإضافة ذرات الزنك بشكل موحد، موضحين أن الاكتشاف الجديد يفسر سبب قدرة النمل والنمل الأبيض والمفصليات الصغيرة الأخرى على قطع الخشب وأنواع مختلفة من المواد الأخرى.
مواد اكثر قوة
حدد العلماء أن فكي تلك المخلوقات وأسنانها صلبة ، حيث يشتمل الفك السفلي للحشرات على مجموعة من البروتينات وبوليمر الكيتين ، أحد مشتقات السكريات ، والتي قد تكون مرتبطة باستخدام روابط هيدروجينية توريد الألياف الدقيقة الكيتين. يتحول الكيتين ، وهو مادة صعبة ، إلى مادة صلبة إضافية عند مزجه مع مواد أخرى تشمل كربونات الكالسيوم ، كما هو الحال مع قشور سرطان البحر والكركند.
هيكل حادة ومخصصة
مثال حيوي على هذه النتيجة هو أنه عندما يتم دمج 8٪ من الزنك ، سيصبح الكيتين صعبًا وقويًا بدرجة كافية لصنع هياكل حادة للغاية ومحددة بعناية مثل أسنان النمل القاسية.
بقيادة البروفيسور روبرت سكوفيلد من جامعة أوريغون ، قام فريق من علماء الفيزياء الحيوية بقياس الصلابة والمرونة ومقاومة التآكل ومقاومة تأثير النمل وأسنان الحيوانات المجهرية الأخرى لتحليل المزيد حول كيفية ظهورها وكيف يمكن تقليدها بشكل أكبر على نطاق واسع لخدمة البشر.
كان على فريق العلماء أن ينظر إلى أسنان النمل على المقياس الذري ، لذلك انضم عالم المواد في PNNL البروفيسور آرون ديفاراج والمتدرب الدكتوراه شياوي وانغ في الجهود المبذولة لتنفيذ التصوير المقطعي بالمسبار الذري ، والذي يتعلق بأخذ عينات تشبه الإبر جمعت استخدام مجهر شعاع الأيونات. يؤدي تعريضه لليزر أو نبضات الجهد الزائد إلى تبخر الذرات من الأرض لالتقاط صور ثلاثية الأبعاد وقياسات التركيب الكيميائي على مقياس يقارب عُشر نانومتر.
خريطة الذرات عند أسنان النمل
باستخدام هذه التقنية ، أصبح فريق الباحثين قادرًا على رسم خريطة لذرات الشخصيات في أسنان النمل ، وبعد ذلك اكتشفوا أن طبقة من الزنك تغيرت إلى توزيع موحد على الأسنان بدلاً من التجمع إلى عقيدات بحجم النانو كما كان متوقعًا قبل الفحص الذري المعقد. .
أفاد الباحثون أن هذه العينة المنتظمة لتوزيع طبقة الزنك في السن تسمح لها بأن تكون أكثر حدة ، بحيث يمكن للنمل أو أي مخلوق آخر اختراق المادة باستخدام أكثر سهولة بنسبة 60٪ أو أقل من الضغط المطلوب للمواد مثل تلك الخاصة بالإنسان.
أكثر كفاءة وفعالية
أوضح الباحثون أن هذه التقنية تجعل مينا النمل أكثر كفاءة وقد تقدم أيضًا تفسيرًا لسبب تطور المفصليات والقشريات والديدان والمخلوقات المختلفة ذات الصلة البعيدة لتصبح ذات فكوك منخفضة أو معدات مماثلة.
وأوضح البروفيسور سكوفيلد أن النتائج قد تفيد الدراسات العلمية لتوسيع استخدامات هذه الحيلة العضوية ، حيث أنه عند إضافة الزنك إلى أسنان النمل ، فإنه يزيد من صلابته ، على سبيل المثال ، سيزيد من صلابة البلاستيك إلى الصلابة من الألومنيوم.
