PANTIP.COM : X4890636 ตุ๊กแกตีนกาว....แต่เกาะเทพล่อนไม่ได้ !!! []

ความคิดเห็นที่ 1

คำอธิบายที่ดีที่สุดในตอนนี้ ดูเหมือนว่าเท้าของเจ้าตุ๊กแกน่าจะต้องอาศัยแรงพันธะที่เกิดขึ้นอย่างอ่อนๆ ระหว่างโมเลกุลที่ห่างกันในระยะสั้นๆ นั่นคือมันอาศัยแรงแวนเดอวาลส์ในการยึดเกาะพื้นผิวนั่นเอง แต่สำหรับแรงดูดอ่อนๆนี้จะให้เท้าของเจ้าตุ๊กแกทำงานยึดเกาะได้ก็ต่อเมื่อจะต้องมีพื้นที่ผิวสัมผัสมากมายมหาศาลระหว่างเท้ากับพื้นผิวจึงเพียงพอที่จะทำให้แรงดึงดูดอ่อนๆเหล่านี้รวมกันกลายเป็นแรงดึงดูดที่แข็งแรง
นักวิจัยค้นพบว่าเท้าของเจ้าตุ๊กแกประกอบด้วยขนเส้นเล็กละเอียดเมื่อส่องดูภายใต้กล้องจุลทรรศน์ เจ้าขนละเอียดเหล่านี้มีชื่อเรียกเฉพาะว่า ซีเต (setae) ขนาดของมันยาวเท่ากับ 1 ใน 10 ส่วนของมิลลิเมตร (น้องๆลองเอาไม้บรรทัดมาเทียบกับเส้นผมของเราดู ดูซิว่ามันเล็กแค่ไหน) และมันอยู่รวมกัน 5,000 เส้นต่อ 1 ตารางมิลลิเมตร (3 ล้านเส้นต่อหนึ่งตารางนิ้ว) ในทางกลับกันปลายของเจ้าซีเตยังประกอบไปด้วยขนย่อยซึ่งมีลักษณะคล้ายไม้พาย (spatulae-สแปตูเล) จำนวน 400-1,000 เส้นซี่งขนาดของมันยาวเพียง 0.2-0.5 ไมครอน (ไมครอน=ไมโครเมตร-ยาวน้อยกว่า 1 ใน 50,000 ส่วนของความยาว 1 นิ้ว) ซึ่งเจ้าไม้พายเส้นน้อยเหล่านี้นี่แหละที่มีส่วนช่วยให้มีพื้นที่ผิวสัมผัสมากพอ

เพราะเท้าของเจ้าตุ๊กแกประกอบไปด้วยอุปกรณ์พิเศษนี่เอง ทำให้ทีมนักชีววิทยาและวิศวกรในมหาวิทยาลัยหลายแห่งในอเมริกาหันมาสนใจเจ้าซีเตของเจ้าตุ๊กแกพันธุ์ Tokay gecko (ชื่อวิทยาศาสตร์คือ Gekko gecko) ซึ่งเป็นพันธุ์ที่พบได้ทั่วไปในบ้านเรา (Tokay น่าจะมาจากการเรียกชื่อตุ๊กแกของบ้านเรา ไม่ใช่ตุ๊กแกญี่ปุ่นแต่อย่างใด อันนี้เป็นข้อสังเกตส่วนตัวครับ) ผ่าเท้าของเจ้าตุ๊กแกมีพื้นที่ผิวประมาณ 100 ตารางมิลลิเมตร (0.16 ตารางนิ้ว) มันสามารถสร้างแรงยึดเหนี่ยวได้ถึง 10 นิวตัน (แรงนี้เพียงพอที่จะรับน้ำหนัก 2 ปอนด์ได้สบายๆ) แม้กระนั้นเมื่อนำเจ้าซีเตแต่ละเส้นมาทดสอบยังพบว่ามันสามารถรับน้ำหนักได้มากกว่า 10 เท่า ซึ่งเกินกว่าที่คาดการณ์กันไว้ ในความเป็นจริงแล้วซีเต 1 เส้นสามารถรับน้ำหนักมดได้ 1 ตัว เพราะฉะนั้นถ้ารวมกันเป็นล้านเส้นก็จะสามารถรับน้ำหนักเด็กเล็กได้อย่างสบายๆ (เกิดแรง 10 นิวตันต่อตารางเซนติเมตร) ซึ่ง 10 นิวตันเทียบเป็นน้ำหนักได้ 1 กิโลกรัม ดังนั้นเจ้าตุ๊กแกยังคงมีแรงยึดเหนี่ยวมากเกินพอไว้ เป็นเหตุผลหนึ่งว่าทำไมมันยังสามารถไต่พื้นผิวที่ขรุขระได้ในธรรมชาติที่มันอาศัยอยู่
แท้จริงแล้วแรงยึดเหนี่ยวที่เกิดขึ้นนั้นมีความพิเศษมากกว่าที่เราคาดคิดกันเสียอีก เมื่อเจ้าซีเตค่อยๆสัมผัสกับพื้นผิวและมีการดึงกลับออกมา แรงของการยึดเกาะนั้นจะเปลี่ยนแปลงไปตามมุมที่สัมผัส ซึ่งจะทำให้ซีเตหลุดออกจากพื้นผิวเมื่อทำ 30 องศากับพื้นผิว (ทำให้มันไม่ติดอยู่กับพื้นผิวไปตลอดกาล เหมือนกับการใช้กาวตาช้าง) คุณสมบัติที่ซับซ้อนนี้เป็นข้อได้เปรียบที่ทำให้มันมีพฤติกรรมการเดินที่ไม่เหมือนใคร กล่าวคือเวลามันเดินไปกับพื้นผิวจะไม่มีการขดงอของนิ้วเพื่อยึดจับและไม่ต้องแกะหรือยกนิ้วเท้าออกไม่ต้องการยึดเกาะ ด้วยวิธีการนี้ทำให้มันยึดเกาะกับพื้นผิวได้อย่างเหมาะสมในทุกย่างก้าว และยังหลีกเลี่ยงการยึดติดด้วยแรงอันมหาศาลของตัวมันเองกับพื้นผิวของที่เกิดขึ้นโดยปราศจากการใช้พลังในการดึงออกมา

สาเหตุที่เกาะเทฟล่อนไม่ได้ เพราะ พื้นผิวของ teflon (polytetrafluoroethene) มี Van der Waals forces ต่ำมาก อันเนื่องมาจากการจัดเรียงอะตอมระหว่างฟลูออรีนและคาร์บอนยึดเหนี่ยวไม่ให้อิเล็คตรอนเคลื่อนที่ได้มากพอที่จะเกิดขั้ว (dipole)
ส่วนเท้าของเจ้าตุ๊กแก ซึ่งประกอบด้วย setae อาศัยแรง Van der Waals forces ในการยึดเกาะพื้นผิว ซึ่งพื้นผิวที่ยึดเกาะก็ต้องสามารถเกิดแรง Van der Waals forces ต่อเท้าตุ๊กแกได้ด้วยเช่นกัน

จากคุณ : นาซ่าโพส - [ 19 พ.ย. 49 15:00:33 ]