Cientistas revelam os segredos por trás da superforça dos dentes das formigas

A estrutura atômica subjacente aos chompers pode nos ajudar a projetar ferramentas humanas no futuro.

Para manter o tamanho dos eletrônicos de consumo encolhendo, os engenheiros precisam construir instrumentos minúsculos, mas extremamente fortes, para usar na construção dos gadgets. Um grupo espera obter plantas da mãe natureza estudando algumas das ferramentas mais pequeninas e resistentes que conhecemos: os dentes das formigas.

Mais finos do que um fio de cabelo humano, os mastigadores em miniatura dos insetos podem morder com força suficiente para cortar folhas robustas sem sofrer nenhum dano. Tudo tem a ver com o arranjo uniforme dos átomos de zinco nos dentes, que permite uma distribuição igual da força cada vez que as criaturas trituram alguma coisa. Esse recurso, dizem os pesquisadores, pode um dia ser aplicado a ferramentas feitas por humanos.

“Ter a distribuição uniforme, essencialmente, é o segredo”, disse Arun Devaraj, pesquisador sênior do Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico do Departamento de Energia dos EUA e autor de um estudo sobre a composição dos dentes das formigas publicado na quarta-feira na revista Scientific Reports. Os picadores de formigas “podem até mesmo cortar a pele humana sem quebrar – é difícil até mesmo fazer isso com nossos próprios dentes”.

Para descobrir os segredos da natureza e atender às necessidades da humanidade por eletrônicos de bolso – para que possamos verificar convenientemente nossos feeds do Twitter, é claro – os pesquisadores do estudo isolaram primeiro um minúsculo pedaço de um único dente de formiga. As formigas têm dois, ou às vezes mais, dentes na mandíbula externa curva, ou mandíbula. Em seguida, a equipe se voltou para uma técnica chamada tomografia de sonda atômica, que pinta precisamente uma imagem de onde cada átomo dentro de um objeto está localizado.

“O plano”, disse Devaraj, “era usar essa técnica para realmente entender como o zinco é distribuído dentro desses dentes das formigas e como isso está levando à força que está adquirindo.”

A tomografia por sonda atômica funciona por meio de análise reversa. Basicamente, você pode colocar um item em uma câmara, evaporá-lo lentamente – átomo por átomo – e coletar os dados de cada componente em um detector. Usando essas informações, você pode reconstruir o objeto como um modelo 3D, mas desta vez com átomos identificáveis.

Depois de seguir essas etapas com uma “agulha” microscópica de um mordedor de formiga, a equipe descobriu que os átomos de zinco do dente – responsáveis ​​pela natureza penetrante e dolorosa das picadas de formiga – foram distribuídos de uma maneira surpreendentemente uniforme, em vez de em grupos.

Cada vez que uma formiga morde alguma coisa, a força se espalha perfeitamente por seus dentes, devido à dispersão uniforme dos átomos de zinco. Isso explica por que apenas cerca de 10-20% do zinco é realmente necessário para seu poderoso material dentário. Melhor ainda, os pesquisadores dizem que os animais acabam usando cerca de 60% ou menos da força do que exigiriam se seus dentes fossem idênticos aos nossos dentes brancos perolados comparativamente fracos, que têm diferentes tipos e distribuições de elementos.

“Químicos orgânicos e inorgânicos podem trabalhar juntos para sintetizar materiais que são realmente fortes, inspirados por esses tipos de materiais”, disse Devaraj.

Aplicar o conceito de átomos espalhados uniformemente – zinco ou outros elementos – a instrumentos que constroem tecnologia humana ofereceria às nossas futuras mini-ferramentas um benefício duplo. Eles seriam mais baratos, porque uma quantidade menor de componentes mais fortes e caros seria necessária. Eles também seriam mais eficientes devido ao fato de que menos força seria necessária durante o uso.

Em seguida, Devaraj e outros pesquisadores procuram continuar encontrando maneiras de revolucionar a forma como construímos dispositivos de tecnologia compactos, analisando outras espécies minúsculas que vagam por aí com armas poderosas.

“Já começamos a observar as picadas de escorpião, por exemplo, e as presas de aranha”, disse Devaraj, “e muitos outros tipos de ferramentas em miniatura para entender os pequenos arsenais de ferramentas dos insetos.”

John Doe

Curioso e apaixonado por tecnologia.

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