ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÁI NGUYÊN KHOA VẬT LÝ  facebook    RSS    SiteMap
 TRANG CHỦ   >  STEM  >  VẬT LÍ VÀ TUỔI TRẺ
FaceBookDeliciousGoogleTwitterDiggYahooRedditMySpaceMagnoliaNewsvineStumbleuponTechnoratiFurlBlogMarksYahoo Buzz
Đăng vào Thứ ba, ngày 19/07/2016
Tắc kè và lực liên kết phân tử
 
Tắc kè và lực liên kết phân tử

Tắc kè và lực liên kết phân tử

Nhìn tắc kè thoăn thoắt leo dọc trên mọi bờ vách, những tay leo núi thượng thặng nhất cũng phải bái phục.Chỉ riêng lực bám trên một chân của nó thôi cũng đủ để nâng bổng một em bé hai tuổi! Nhóm nghiên cứu của Kellar Autumn ở Đại học Lewis & Clark (Portland - Mỹ) đã nghiên cứu kỹ các cấu trúc ngón chân của chúng và khám phá ra sự bám dính là nhờ các lực liên kết phân tử.

Bí quyết đeo bám của tắc kè

Nhìn tắc kè thoăn thoắt leo dọc trên mọi bờ vách, những tay leo núi thượng thặng nhất cũng phải bái phục. Nó còn có thể leo lên vách thuỷ tinh với tốc độ 1 m/giây mà không hề để lại dấu vết nhớp nhúa nào. Chỉ riêng lực bám trên một chân của nó thôi cũng đủ để nâng bổng một em bé hai tuổi!

Nhìn bằng mắt thường, ngón chân tắc kè có nhiều hàng vảy song song. Dưới kính hiển vi, người ta nhận thấy mặt trên mỗi chiếc vảy gồm rất nhiều sợi lông, chính xác hơn là 5.000 sợi trên mỗi milimét vuông. Như thế, mỗi bàn chân của tắc kè có 500.000 sợi lông dài bằng chiều rộng hai sợi tóc người. Nếu nhìn gần hơn nữa, ở mức độ nhỏ hơn bước sóng ánh sáng nhìn thấy, mỗi sợi lông tận cùng bằng một túm gồm vài trăm sợi liti có dạng thìa.

Vì bí ẩn của loài tắc kè hẳn phải nằm trong cái vô cùng bé nhỏ ấy nên các nhà nghiên cứu đã lấy một sợi lông để tìm hiểu về lực kết dính. Nhưng khi đo lường, dù đặt sợi lông ở bất kỳ hướng nào, nó cũng không chịu bám. Thế là quyết định làm lại từ đầu bằng cách phân tích phim quay cực nhanh sự di chuyển của tắc kè, lúc ấy họ mới nhận ra sự tài tình của nó. Nó duỗi dài các ngón chân xuống, khiến những sợi lông nằm dài ra, trước khi bị kéo nhẹ về phía sau. Bằng cách đó, có rất nhiều lông được tiếp xúc với mặt phẳng.

Với tắc kè, chẳng có gì là quá trơn

Từ quan sát trên, các nhà khoa học đã làm cho một sợi lông bám được vào bộ cảm biến để đo. Và thật là kinh ngạc: lực bám của sợi lông là 200 đơn vị. Với 500.000 sợi lông trên bề mặt một đồng xu nhỏ, có thể nâng được một đứa bé hai tuổi. Một con tắc kè chỉ nặng 40 gr, do vậy 4 chân của nó có lực bám lớn hơn cần thiết đến 1.000 lần. Tắc kè cần gì đến một lực bám lớn như thế? Ngoại trừ để chống chọi với một cơn bão.

Ý kiến này cũng được sự đồng tình của Sabine Renous ở Bảo tàng tự nhiên học Paris “Loài tắc kè sống trong rơm rác và ngọn cây rừng nhiệt đới. Ở môi trường tự nhiên của nó, tắc kè là một con vật nặng nề”. Để nhảy từ cây này sang cây khác hoặc bám một ngón chân dưới một chiếc lá trơn láng, quả thực lực bám đó chưa hẳn là thừa.

Bám được đã khó, rời ra càng khó hơn

Tuy nhiên, lực bám đó lại đặt ra một vấn đề khác, đó là khi muốn tách ra. Thật vậy, chất nhầy do con ốc sên hay con chẫu chàng tiết ra có thể giúp chúng leo trên những bờ vách trơn láng, nhưng chỉ với tốc độ rất chậm. Lực hút bám rất mạnh khiến chúng phải tốn nhiều công sức khi nhấc chân ra. Điều phi thường nơi loài tắc kè là sự nhanh nhạy khi chúng chạy trên vách bám, bám chân và giở chân khoảng 15 lần/giây. Chúng giở các ngón chân dần dần như chúng ta tháo băng keo. Dường như kích thước và số lượng khác nhau của các lông thìa trên mỗi sợi lông đã tạo sự dễ dàng cho việc này.

Kellar Autumn đang tiếp tục nghiên cứu về bản chất của lực bám bí ẩn đó. Bởi vì sự bám dính của lông vẫn hiệu quả trong chân không hoặc dưới nước, nên đó không thể là lực hút, cũng không phải là lực tĩnh điện. Thật vậy, nhiều thí nghiệm cho thấy lông vẫn bám trong môi trường bị ion hoá, trước đó đã được chiếu tia X để phá hủy các tương tác tĩnh điện.

Lực bám từ đâu?

Ông cho rằng hàng tỷ lông thìa dưới chân tắc kè có thể dùng đến các lực ở quy mô nguyên tử. Đó là lực kết nối các nguyên tử hydro và ôxy trong nước hoặc 2 nhánh ADN. Đó là lực Van der Waals. Như thế loài tắc kè di chuyển bằng năng lượng nguyên tử. Nhưng cũng có thể còn nhiều yếu tố kết dính khác tham dự vào. Bởi vì loài này sống trong các môi trường ẩm ướt, có thể những phân tử nước cũng giữ vai trò hút ở bề mặt tiếp xúc của lông và mặt nền.

“Mọi loài tắc kè đều có hệ thống lông tơ như thế, kể cả giống tắc kè hoa và rắn mối. Còn loài thạch sùng lại sử dụng một cơ chế thô sơ hơn là các vuốt”, Sabine renous cho biết. "Nếu chúng ta có thể chế ra những đôi găng và bít tất theo nguyên tắc của loài tắc kè, có lẽ chúng ta sẽ trèo lên tường được. Tuy nhiên chúng ta sẽ không đi xa hay đi nhanh được vì thể trọng quá nặng", ông nói thêm.

Trong vòng 10 năm nữa, kỹ thuật của con người sẽ có khả năng chế ra các cấu trúc tinh tế và phức tạp như lông của tắc kè. Lúc ấy sẽ có hàng đoàn robot tắc kè dọc ngang trên sao Hoả, còn một số khác sẽ được sử dụng sau các vụ động đất, kiểm tra dưới các đống gạch vụn để tìm kiếm nạn nhân.

(Theo Science & Avenir)

Nguồn tin: http://vn.vnexpress.net/gl/khoa-hoc/ban-co-biet/2001/06/3b9b1d6a/

XEM THÊM
Bàn chân kiểu gì dễ đi trên tường nhất? (19/07/2016)
Tàu chạy đệm từ (19/07/2016)
VIDEO  Xem thêm >>
Đăng ký
Ghi nhớ
Hôm nay 35
Hôm qua 216
Tuần này 2026
Tuần trước 2215
Tháng này 6910
Tháng trước 12906
Tổng lượt truy cập 330084
Hiện có 5 khách truy cập
Lên đầu trang