Gli scienziati rivelano i segreti dietro i denti super potenti delle formiche

Per evitare che l’elettronica di consumo si riduca, gli ingegneri devono creare strumenti piccoli ma estremamente potenti da utilizzare nella costruzione dei dispositivi. Un gruppo spera di ottenere progetti da Madre Natura studiando alcuni degli strumenti più difficili che conosciamo: i denti delle formiche.

Più sottili di una ciocca di capelli umani, gli insetti in miniatura possono rosicchiare abbastanza forte da tagliare le foglie dure senza fare alcun danno. Tutto ha a che fare con la disposizione uniforme dei denti degli atomi di zinco, che consente una distribuzione uniforme della forza ogni volta che le creature stringono qualcosa. I ricercatori affermano che questa caratteristica potrebbe un giorno essere applicata agli strumenti creati dall’uomo.

ha affermato Aaron Devaraj, ricercatore senior presso il Pacific Northwest National Laboratory del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti e autore del libro Pubblicato uno studio sulla formazione dei denti delle formiche Mercoledì in Relazioni Scientifiche. Le formiche «possono tagliare la pelle umana senza rompersi – è difficile da fare con i nostri denti».

Per arrivare alle profondità dei misteri della natura e soddisfare il bisogno dell’umanità di dispositivi elettronici tascabili – in modo da poter controllare facilmente i nostri feed Twitter, ovviamente – i ricercatori dello studio hanno prima isolato un minuscolo pezzo dal dente di una singola formica. formiche due, o A volte di più, denti sulla mascella inferiore esterna curva o mandibola. Successivamente, il team si è rivolto a una tecnica chiamata tomografia a sonda atomica, che dipinge con precisione un’immagine di dove si trova ciascun atomo all’interno del corpo.

«Il piano era quello di utilizzare questa tecnologia per capire come lo zinco è distribuito all’interno di questi denti di formica e come questo porta alla forza che si ottiene», ha detto Devaraj.

La tomografia a sonda atomica funziona mediante analisi inversa. Fondamentalmente, metti un elemento in una camera, poi lo vaporizzi lentamente – atomo per atomo – e raccogli i dati di ciascun ingrediente su un rilevatore. Con queste informazioni, puoi ricostruire l’oggetto come un modello 3D, tranne questa volta con atomi riconoscibili.

Dopo aver seguito questi passaggi utilizzando un «ago» microscopico per rosicchiare le formiche, il team ha scoperto che gli atomi di zinco nel dente – responsabili della natura dolorosa e penetrante dei morsi di formica – erano distribuiti in modo sorprendentemente uniforme anziché in grumi.

Ogni volta che una formica morde qualcosa, la forza si diffonde completamente sui suoi denti a causa della dispersione uniforme degli atomi di zinco. Questo spiega perché solo il 10-20% circa di zinco è effettivamente necessario per il loro robusto materiale dentale. Ancora meglio, dicono i ricercatori, gli animali finiscono per usare circa il 60% o meno di forza di quella che richiederebbero se i loro denti corrispondessero ai nostri bianchi perlati relativamente deboli, che hanno diversi tipi e diverse distribuzioni di elementi.

«I chimici organici e inorganici possono lavorare insieme per sintetizzare materiali davvero potenti, ispirati a questi tipi di materiali», ha affermato Devaraj.

Applicare il concetto di diffusione uniforme degli atomi – zinco o altri elementi – agli strumenti che costruiscono la tecnologia umana fornirebbe ai nostri futuri strumenti in miniatura un doppio vantaggio. Sarà più economico, perché sarà necessario disporre di una quantità minore di componenti più resistenti e costosi. Sarà anche più efficiente grazie al fatto che sarà richiesta forza durante l’uso.

Successivamente, Devaraj e i suoi colleghi ricercatori cercano di continuare a trovare modi per rivoluzionare il modo in cui vengono costruiti i dispositivi tecnici compatti analizzando altre minuscole specie che vagano con armi potenti.

«Abbiamo già iniziato a cercare punture di scorpione, ad esempio zanne di ragno e molti altri tipi di strumenti in miniatura per capire che tipo di arsenali di insetti sono», ha detto Devaraj.