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과학자들은 도마뱀붙이의 발이 끈적이는 방법의 비밀에 대한 신선한 통찰력을 얻습니다.

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Tokay 도마뱀붙이의 발가락 패드 클로즈업.  그들은 발마다 강모라고 불리는 많은 작은 털을 가지고 있으며, 각 털은 주걱이라고 불리는 수백 개의 더 작은 강모로 나뉩니다.  이는 표면과의 접촉을 최대화하는 데 도움이 됩니다.
크게 하다 / Tokay 도마뱀붙이의 발가락 패드 클로즈업. 그들은 발마다 강모라고 불리는 많은 작은 털을 가지고 있으며, 각 털은 주걱이라고 불리는 수백 개의 더 작은 강모로 나뉩니다. 이는 표면과의 접촉을 최대화하는 데 도움이 됩니다.

이송

도마뱀붙이는 전문 등반가로 알려져 있으며 발바닥에 있는 작은 털 같은 구조 덕분에 어떤 표면에도 달라붙을 수 있습니다. 오레곤, 덴마크 및 독일의 동료들과 함께 NIST(National Institute of Standards and Technology)의 연구원들은 고에너지 싱크로트론을 사용하여 이러한 구조를 자세히 조사하여 매우 얇은 지질 분자 층으로 코팅되어 있음을 밝혔습니다. Biology Letters 저널에 발표된 최근 논문에 따르면 수직 방향으로.

그 미세한 미세한 털을 강모(setae)라고 하며, 각 털은 주걱(spatulae)이라고 불리는 수백 개의 더 작은 강모로 나뉩니다. 미시적 크기 규모에서 소위 반 데르 발스 힘(두 쌍극자 분자 사이의 인력 및 척력)이 중요해진다는 것은 오랫동안 알려져 왔습니다.

본질적으로, 도마뱀붙이 발의 작은 털 다발은 벽과 천장의 윤곽에 너무 가까워서 도마뱀붙이 털 분자의 전자와 벽 분자의 전자가 서로 상호 작용하여 전자기 인력을 생성합니다. 그것이 도마뱀붙이가 유리와 같은 매끄러운 표면을 쉽게 오를 수 있게 해주는 것입니다. 거미, 바퀴벌레, 딱정벌레, 박쥐, 청개구리, 도마뱀은 모두 이러한 동일한 힘을 사용하는 다양한 크기의 끈적끈적한 발바닥을 가지고 있습니다.

도마뱀붙이와 그들의 특이한 발은 오랫동안 과학자들에게 큰 관심을 가져왔습니다. 예를 들어 2013년에 산타 바바라에 있는 캘리포니아 대학의 과학자들은 도마뱀붙이의 발에서 영감을 받아 매끄러운 표면에 쉽게 붙고 앞으로 밀면 강하게 접착되고 뒤로 당기면 미끄러지는 재사용 가능한 건조 접착제를 설계했습니다. 그 방향성의 비결은 실리콘 기반 접착제에서 제작된 반원통 섬유의 각도와 모양이었습니다. 평평한 면을 아래로 밀면 유리 표면에 달라붙기 위한 더 큰 표면적이 생성됩니다. 둥근 면이 아래로 향하게 섬유를 당기면 표면적이 줄어들어 접착제가 쉽게 미끄러질 수 있습니다.

2020년 버클리 과학자들은 부드럽고 털이 많은 도마뱀붙이가 한 방향으로만 “붙어” 있는 이유를 조사했습니다. 발을 한 방향으로 당기면 도마뱀붙이 발가락이 표면을 움켜잡을 것입니다. 발을 떼면 발가락이 반대 방향으로 “벗겨집니다”. 하지만 그렇다고 해서 애자일 도마뱀붙이가 선택한 방식으로 움직이는 것을 막지는 못합니다. 과학자들은 도마뱀붙이가 발가락을 재정렬하는 능력 덕분에 위로 올라갈 때만큼 빨리 옆으로 달릴 수 있다는 것을 발견했습니다. 발가락이 여러 개 있으면 도마뱀붙이가 미끄럽거나 불규칙한 표면에 달라붙도록 적응하는 데 도움이 됩니다. 표면과의 접촉을 유지하는 발가락은 방향을 전환하고 하중을 더 잘 분산할 수 있었습니다. 그리고 발가락이 부드럽기 때문에 동물은 거친 표면에 더 쉽게 순응할 수 있습니다.

우리가 배운 모든 것에도 불구하고, 도마뱀붙이 발가락 패드, 특히 강모의 상세한 표면 화학에 대해서는 알려진 것이 거의 없습니다. 그래서 이 최신 논문의 저자들은 표면 접착에서 물이 할 수 있는 중요한 역할에 특히 관심을 갖고 더 많은 것을 배우기 시작했습니다. NIST 물리학자이자 공동 저자인 Cherno Jaye는 “강모가 기계적으로 어떻게 작용하는지에 대해서는 이미 많이 알려져 있습니다. “이제 우리는 분자 구조 측면에서 그들이 어떻게 작동하는지 더 잘 이해하게 되었습니다.”

저자에 따르면, 최근 연구에 따르면 도마뱀붙이 발자국과 도마뱀붙이 세타 배열에 발수성 지질 분자가 존재한다고 밝혔습니다(파충류의 표피에서도 벽돌과 박격포 패턴으로 배열되어 있음). NIST의 싱크로트론 현미경은 3차원 물체 표면의 분자를 식별할 수 있을 뿐만 아니라 분자의 위치와 방향을 정확하게 파악할 수 있기 때문에 분자 구조를 자세히 관찰하는 데 적합합니다.

얇은 지질막(나노미터 두께)은 주걱 아래의 모든 물을 밀어내는 역할을 할 수 있으며 주걱이 표면과 더 밀접하게 접촉하도록 하여 도마뱀붙이가 젖은 표면에서 그립을 유지하도록 돕습니다. 또한, 강모와 주걱은 인간의 머리카락과 손톱의 단백질과 마찬가지로 케라틴 단백질로 구성됩니다. 분석 결과 케라틴 섬유의 정렬이 강모 방향으로 되어 있어 마모에 저항하는 것으로 나타났습니다.

도마뱀붙이의 발은 끈적끈적한 테이프, 앞서 언급한 접착제, 합성 강모가 있는 “stickybot” 등반 로봇, 끈이 없는 브래지어 디자인을 포함하여 과거에 많은 흥미로운 응용 프로그램에 영감을 주었습니다. 어치 . 젖은 표면에 달라붙을 수 있는 “도마뱀붙이 부츠”나 젖은 도구를 더 잘 잡을 수 있는 “도마뱀붙이 장갑”을 최신 연구의 잠재적 응용 프로그램으로 구상합니다.

공동 저자인 독일 킬 대학의 생물학자인 스타니슬라프 고르브(Stanislav Gorb)는 “이 생물학적 시스템에 대해 가장 흥미로운 점은 거시적에서 미시적, 분자적 규모에 이르기까지 모든 것이 모든 규모에서 완벽하게 최적화되어 있다는 것”이라고 말했습니다. “이것은 생체모방 엔지니어가 다음에 무엇을 해야 하는지 아는 데 도움이 될 수 있습니다.”

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