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科学者たちはアリの超強力な歯の背後にある秘密を明らかにします

アリには歯がありますか? 彼らはとても強いですか?

ゲッティ/ガルフォ

家庭用電化製品の縮小を防ぐために、エンジニアは、デバイスの構築に使用するために小さいが非常に強力なツールを構築する必要があります。 あるグループは、私たちが知っている最も難しいツールのいくつかを研究することによって、母なる自然から青写真を取得することを望んでいます:アリの歯。

人間の髪の毛よりも細いミニチュア昆虫は、損傷を与えることなく、丈夫な葉を切り取るのに十分なほど強くかじることができます。 それはすべて、亜鉛原子の均一な歯の配置と関係があります。これにより、生き物が何かを絞るたびに力を均等に分散させることができます。 研究者たちは、この機能がいつか人工の道具に適用されるかもしれないと言います。

米国エネルギー省のパシフィックノースウェスト国立研究所の主任研究員であり、本の著者であるアーロンデバラジは述べた。 アリの歯の形成に関する研究が発表されました 水曜日のScientificReports。 赤ちゃんアリは「人間の皮膚を壊さずに切ることができます。私たちの歯では難しいのです」。

自然の謎の深みに到達し、ポケットサイズの電子機器に対する人類のニーズを満たすために(もちろん、Twitterフィードを簡単に確認できるように)、研究者は最初に1匹のアリの歯から小さな断片を分離しました。 アリ2、または 時々もっと、湾曲した外側の下顎、または顎の歯。 次に、チームは原子プローブトモグラフィーと呼ばれる手法に目を向けました。これは、各原子が体内のどこにあるかを正確に描写します。

「計画は、この技術を使用して、亜鉛がこれらのアリの歯の内部にどのように分布しているか、そしてそれがどのようにあなたが得る強さにつながるかを理解することでした」とデバラジは言いました。

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内蔵の亜鉛原子のおかげで、アリの下顎は強力な咬傷を詰め込みます。

ロバート・スコフィールド/オレゴン大学

アトミックプローブトモグラフィーは、逆解析によって機能します。 基本的には、元素をチャンバーに入れ、それを原子ごとにゆっくりと蒸発させ、検出器で各成分のデータを収集します。 この情報を使用して、今回は認識可能な原子を使用する場合を除いて、オブジェクトを3Dモデルとして再構築できます。

微細な「針」を使用してアリをかじるこれらの手順を実行した後、チームは、アリの咬傷の刺すような痛みを伴う性質の原因である歯の亜鉛原子が、塊ではなく驚くほど均一な方法で分布していることを発見しました。

アリが何かを噛むたびに、亜鉛原子が均一に分散するため、力は歯全体に完全に広がります。 これは、亜鉛の約10〜20%だけが実際に強力な歯科材料に必要な理由を説明しています。 さらに良いことに、動物は、歯が異なる種類と異なる元素の分布を持つ比較的弱い真珠のような白と一致した場合に必要な力よりも約60%以下の力を使用することになります。

「有機化学者と無機化学者が協力して、これらのタイプの材料に触発された非常に強力な材料を合成することができます」とDevaraj氏は述べています。

原子(亜鉛または他の元素)を均等に広げるという概念を人間の技術を構築するツールに適用すると、将来のミニチュアツールに2つの利点がもたらされます。 より強力で高価なコンポーネントの量を少なくする必要があるため、より安価になります。 また、使用時に強度が要求されるため、より効率的です。

次に、Devarajと彼の仲間の研究者は、強力な武器で歩き回る他の小さな小さな種を分析することによって、コンパクトな技術デバイスの構築方法に革命を起こす方法を探し続けようとしています。

「私たちはすでに、クモの牙などのサソリ刺しや、昆虫の武器の種類を理解するための他の多くの種類のミニチュアツールを探し始めています」とデバラジ氏は述べています。

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