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科学家揭示蚂蚁超强牙齿背后的秘密

蚂蚁有牙齿?! 他们有那么强吗?!

盖蒂/海湾

为了防止消费电子产品体积缩小,工程师需要构建小而强大的工具来构建设备。 一个小组希望通过研究我们所知道的一些最困难的工具:蚂蚁牙齿,从大自然中获得蓝图。

微型昆虫比人的一缕头发还要细,它们可以咬得很厉害,可以在不造成任何伤害的情况下剪掉坚硬的叶子。 这一切都与锌原子的牙齿排列均匀有关,这使得每次生物挤压东西时都能均匀分布力。 研究人员表示,这一功能有朝一日可以应用于人造工具。

美国能源部太平洋西北国家实验室高级研究员、该书作者亚伦·德瓦拉杰 (Aaron Devaraj) 说 一项关于蚂蚁牙齿形成的研究发表 周三在科学报告中。 小蚂蚁“可以在不破坏人类皮肤的情况下切割人类皮肤——这对我们的牙齿来说很难做到。”

为了深入了解大自然的奥秘并满足人类对袖珍电子产品的需求——当然,这样我们可以轻松查看我们的 Twitter 提要——研究人员首先从一只蚂蚁的牙齿中分离出一小块。 蚂蚁二,或 有时更多,弯曲的外下颌或下颌上的牙齿。 接下来,该团队转向了一种称为原子探针断层扫描的技术,该技术可以精确描绘出每个原子在体内的位置。

“计划是使用这项技术来了解锌如何分布在这些蚂蚁牙齿内,以及这如何导致你获得力量,”德瓦拉吉说。

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由于内置的​​锌原子,蚂蚁的下颚具有强大的咬合力。

罗伯特·斯科菲尔德/俄勒冈大学

原子探针断层扫描通过逆向分析工作。 基本上,您将一种元素放入一个腔室中,然后慢慢地将其汽化——一个原子一个原子——并在检测器上收集每种成分的数据。 使用此信息,您可以将对象重建为 3D 模型,但这次使用可识别的原子。

在按照这些步骤使用微型“针”啃蚂蚁之后,研究小组发现牙齿中的锌原子 – 导致蚂蚁咬伤的刺痛性质 – 以惊人的均匀方式分布,而不是成团。

每次蚂蚁咬东西时,由于锌原子的均匀分布,力会完全分散在它的牙齿上。 这解释了为什么只有大约 10-20% 的锌对于它们坚固的牙科材料是必要的。 研究人员说,更妙的是,如果它们的牙齿与我们相对较弱的珍珠白相匹配,这些动物最终会使用大约 60% 或更少的力,因为它们具有不同的类型和不同的元素分布。

“有机和无机化学家可以在这些类型的材料的启发下共同努力合成真正强大的材料,”德瓦拉吉说。

将均匀分布的原子(锌或其他元素)的概念应用于构建人类技术的工具将为我们未来的微型工具提供双重好处。 它会更便宜,因为需要更少量的更坚固和昂贵的组件。 由于在使用过程中需要强度这一事实,它也将更有效。

接下来,德瓦拉吉和他的研究人员通过分析其他携带强大武器的微小物种,继续寻找方法来彻底改变技术设备的制造方式。

“我们已经开始寻找蝎子蜇伤,例如蜘蛛獠牙,以及许多其他类型的微型工具,以了解昆虫的种类,”德瓦拉吉说。

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