Karınca dişlerinin altında yatan atomik yapı, gelecekteki insan araçlarının tasarımına yardımcı olabilir.
Tüketici elektroniğinin boyutlarının küçülmesini sağlamak için mühendisler, cihazların yapımında kullanacağı küçük ama son derece güçlü aletler inşa etmek zorunda. Bir grup bilim insanı ise bildiğimiz en küçük ve en zorlu araçlardan bazılarını inceleyerek bu konuda doğa anadan ilham almayı umuyor: Karınca dişleri.
Bir saç telinden daha ince olan minyatür dişleri ile böcekler, sağlam yaprakları herhangi bir zarar görmeden kesebilecek kadar kuvvetli bir şekilde ısırabilir. Her şey, dişlerin çinko atomlarının eşit bir şekilde dizinimi ile bağlantılıdır. Bu dizinim de canlılar herhangi bir şeye çarptığında eşit derecede kuvvet dağılımına izin verir. Bu konu üzerinde çalışma yapan bir araştırma ekibi, bu özelliğin bir gün insan yapımı araçlara da uygulanabileceğini söylüyor. Çalışmanın yazarı Arun Devaraj, karıncaların insan derisini bile bozmadan kesebileceğini ve bunu kendi dişlerimizle yapmanın oldukça zor olduğunu belirtiyor.
Doğanın sırlarının derinliklerine inmek ve insanlığın cep boyutunda elektroniklere olan ihtiyacını karşılamak isteyen araştırmacılar, ilk olarak tek bir karınca dişinin ufacık bir parçasını ayırdı. Daha sonra ekip, bir nesnenin içindeki her atomun bulunduğu yerin resmini tam olarak çizen atom prob tomografisi tekniğine yöneldi. Devaraj, çinkonun karınca dişlerinin içinde nasıl dağıldığını ve bunun elde ettiği güce nasıl yol açtığını anlamak için bu tekniği kullandıklarını belirtti.
Ters analiz yoluyla çalışan atom prob tomografisi temel olarak, bir maddeyi bir hazneye koyarak daha sonra onu yavaşça buharlaştırabiliyor. Böylece her bileşenin verileri bir dedektörde toplanabiliyor. Bu bilgiyi kullanarak da nesneleri tanımlanabilir atomlar dışında bir 3B model olarak yeniden oluşturmak mümkün oluyor.
Bu adımları bir karınca ısırığının mikroskobik bir “iğnesi” ile takip eden araştırmacılar, karınca ısırıklarının delici ve can yakan yapısından sorumlu olan dişin çinko atomlarının, kümeler halinde değil düzgün bir şekilde dağıldığını keşfetti. Bir karınca bir şeyi her ısırdığında, çinko atomlarının eşit dağılımı nedeniyle ortaya çıkan kuvvet, dişlere mükemmel bir şekilde yayıldı. Bu bilgi, güçlü diş yapısı için çinkonun sadece %10 ila 20’sinin neden gerekli olduğunu da açıklıyor. Daha da önemlisi araştırmacılar, hayvanların dişlerinin farklı tip element dağılımlarına sahip olsaydı, ihtiyaç duyacaklarından yaklaşık %60 veya daha az güç kullanacaklarını söylüyor.
Devaraj, organik ve inorganik kimyagerlerin, bu tür malzemelerden esinlenerek gerçekten güçlü olan malzemeleri sentezlemek adına birlikte çalışabileceğini vurguluyor. İnsan teknolojisini oluşturan araçlara eşit olarak yayılmış atomlar (çinko veya diğer elementler) kavramını uygulamak, gelecekteki mini araçlarımıza iki kat fayda sağlayabilir. Bu yöntem ile daha az maliyetle daha güçlü bileşenler elde edileceğinden, daha ucuz olacağı da tahmin ediliyor. Ayrıca kullanım sırasında daha az kuvvet gerekeceğinden daha da verimli olacaklardır.
Devaraj ve diğer araştırmacılar, güçlü silahlarla dolaşan diğer minik türleri analiz ederek, kompakt teknoloji cihazlarının inşa edilişinde devrim yaratmanın yollarını bulmaya çalışıyor. Deveraj, böceklerin sahip olduğu küçük silahları anlamak için akrep sokmaları, örümcek dişleri ve diğer birçok minyatür parçayı incelemeye başladıklarını söylüyor.