Није, ваљда, у свемирској летелици с бестежинским стањем? Није. Да јесте, лебдео би с ножицама разбацаним на све стране. Чик погоди шта га држи? Узалуд сте ставили прст на чело, одговор није нимало лак. Знају га физичари, мада ће понеки нехотице погрешити.
Јоханес ван дер Валс
Гуштер трчи наглавачке по таваници! Дуго је научнике копкало како ове животињице трчкарају по површини глаткој као стакло, а да не падну, иако немају за шта да закаче своје канџице.
После вишегодишњих испитивања, установљена је запањујућа чињеница. Прстићи маленог гмизавца покривени су мајушним чекињама, чији се крајеви се рачвају у још тања влакна – толико танка да на својим завршецима стварају молекуласке везе с ма каквом подлогом коју додирну.
Тајна је скривена
у необичном привлачењу
и одбијању молекула
или атома, названом
вандервалсова сила.
Сваку од тих длачица зиду привлачи међумолекуларна сила, у физици названа Ван дер Валсова, а то омогућује ножицама да остану приљубљена уз површину којом се крећу.
Везивање мoлекула
Тајна је скривена у необичном привлачењу и одбијању молекула или атома, названом вандервалсова сила, у славу холандског физичара и математичара Јоханеса Дидерика ван дер Валса, овенчаног 1910. Нобеловом наградом за открће међумолекулске везе. Вадервалсове силе се појављују у својеврсној спрези притиска, запремине и температуре гасова и течности.
Ножице којима се приљубљује за подлогу
Ван дер Валсова сила или веза представља слабо међудејство (интеракција) између момента електричних дипола атома или молекула, а типичне енергије износе десетинку елктрон-волта (0,1 eV) или мање. Везивање молекула воде у течном и чврстом стању делимично је резултат овог дипол-дипол међуделовања. А шта је то дипол?
Дипол је пар једнаких али супротних набоја размакнутих на извесно растојање, који може бити електрични или магнетни. Јачина се изражава преко такозваног диполног момента, који ни код једног атома није непроменљив, а ни код многих молекула. Најпознатији пример испољаваља таквог понашања јесте магнетна игла компаса, али иста појава појава се очитује у невидљивом царству молекула и атома, у које можете једино завирити помоћу микриоскопа с великим увеличавањем.
Иако је појава откривена малтене пре век и по, тешко ју је измерити када треба предвидети понашање чврстих тела, течности и молекула. До сада је речена сила или веза могла тачно да се утврди само за појединачне атоме или велике предмете. Али она је особито важна када се описује понашање сложених молекула, као што су биомолекули и протеини, а одговорна је за савршено приањање, због чега се једна врста гуштера под именом геко задивљујуће вере уз глатке зидове, чак да трчкара по своду.
Ножице којима се приљубљује за подлогу
Опада с кубиком
Немачки научници у Јилиху су је први пут ме тако давно одредили за појединачне молекуле на већим растојањимаа. Под тим се подразумевају раздаљине сувише мале да би се опазиле голим оком. Сам молекул, најмања јединица неког хемијског једињења која задржава његов хемијски састав и својства, састоји се од више атома достиже у пречнику од 0,1 до 100 нанометара (нанометар је милионити делић милиметра). Покушајте то да замислите!
Измерене вредности су у сагласју с теоријским предвиђањима, према којима снага везивања опада с трећим степеном (кубом) раздаљине. И не само то: што су молекули већи, то је јаче приљубљивање за површину! Откуда толико повећање?
Робот геко се пење уз
зидове и хода по таваници,
захваљујући лепљивим
длачицама на стопалима.
Поједностављено речено, вандервалсова сила настаје премештањем електрона у атомским и молекулским омотачима, изазваним квантним колебањима, због чега се јавља слабо електрично привлачење. У таквим случајевима у већим молекулима умешано је више атома, а сваки понаособ појачава поменуто деловање. Појава је нарочито изражена код крупних органских молекула.
На Калифорнијском универзитету изучавају длачице на крајевима ножних прстију гуштера гека који без тешкоћа трчкара по углачаним површинама, пење се уз зидове и хода по таваници. Ни посматрање под моћним електронским микроскопом није открило тајну како се те невидљиве израслине чисте и лепе за подлогу, а да се никад не умрсе.
Опонашајући природне покрете, научници се надају да ће начинити скаламерије кретати и по најсуровијим пределима – под водом, на кпну и у свемиру. Савршени и недостижни узор је геко, који се лако успиње уз зидове и трчкара по плафону. Робот геко се пење уз зидове и ходати по таваници, захваљујући милионима сићушних, густо распоређених лепљивих длачица на стопалима. Осмислио их је Марк Каткоски са Универзитета Станфорд (САД) од синтетичкког гумастог материјала еластомера, који се под утицајем силе мења облк, а након престанка поново поприма пређашњи. Сићушни полимерски умеци осигуравају велику површину контакта између робота и зида, увећавајући Ван дер Валсову силу.
У стомаку свиње
Пентагон се, према писању часописа „Њу сајентист” заинтересовао за рукавице или ципеле на истом принципу. А сам творца каже да би робот с лепљивим ногама могао послужити за израду планетарног ровера или возила за спасавање. Америчка војска се од 1968. занимала за роботе са животињским обличјем, када је компанија „Џенерал електрик” начинила самоходну машину на гасни погон, налик слону, којо је, уy много тешкоћа, управљао човек. Програм је, међутим, брзо угашен. Данас се у сличне истраживачке подухвате улаже новац, чак више од милион долара у ходајуће роботе.
Постоји веровање да
ови гуштери долазе тамо
где царује ведрина.
Помислићете, свакако, да истраживачи поваздан мозгају како да направке свакојаке војничке скаламерије, иако је то један од уходаних начина да намаме будуће улагаче. Једног дана ће робот-кит пливати поред јата правих грдосија, снимајући и бележећи како се понашају, што ће олакшати да се одгонетну обрасци њихових прекоокеанских сеоба. Уместо да читате шта се збива у океану, преко металних двојника бићете у океану!
Роботи слични гмизавцима користиће се да испитују подземна складишта горива или, у мањој сразмери, да спроводе медицинске провере и изводе хируршке захвате у људском телу. Наиме, један од кључних праваца изучавања јесу медицински поступци с најмање насилног продирања и оштећивања ткива. Већ су на Карнеги Мелон универзитету змијолику скаламерију, око два сантиметра дугачку, убацили у стомак живе свиње.
Цвркутаво гласање
Фамилија гуштера геко (Gekkonidae или Ascalabotes) обухвата око 1.180 врста и спада у најситније гмизавце, с прилично крупном главом. Одликују се крупним очима и телом покривеним кожом зрнастог изгледа. Претежно настањују тропске и суптропске пределе; углавном су ноћне животиње.
Оглашавају се неком врстом цвркута налик гласовима „гек-гек”, што их разликује од осталих гмизаваца и по чему је цела фамилија добила име. У топлијим пределима су се прилагодили животу у људским насељима, као домаће и корисне животиње јер се хране инсектима, укључујући и комарце. Могу да се пењу уз глатке површине (зидове, стене) захваљујући израштајима на прстима који носе структуре сличне длакама (setae).
У народу постоји погрешно веровање да су отровни, зато што имају ситне и брадавичасте крљушти. На Земљи постоје око 50 милиона година и, захваљујући великој прилагодљивости, освојили су разноврсна станишта.
Проучаваоци биомиметике (научно опонашање природних појава) не чекају скрштених руку најсавршеније вештачке мишиће, у међувремену трагају за узорима у природи покушавајући да разоткрију како роботи нису у стању да ураде то што животиње свакодневно чине. Роберт Фул с Калифорнијског универзитета је изучавао сићушне длачице на крајевима ножних прстију гуштера који без тешкоћа трчкарају углачаним површинама, успињу се уз зидове и ходају по таваници.
Када на Сицилији у нечију кућу или на имање ушета геко (под именом мацаклин), то је знак да је власник добар човек. Постоји веровање да ови гуштери долазе тамо где царује ведрина.
