壁にくっつくヤモリの足の科学：どうやってくっつくのか

要約

この記事では、ヤモリが爪や接着剤を使わずに表面にくっつく方法の科学について探求します。答えは、分子間力と構造工学の組み合わせにあります。ヤモリの足は、柔軟なリッジでパッドされ、微小な毛状構造であるセタに覆われており、更にそのセタにはさらに小さなブリスルであるスパチュラが覆われています。これらのスパチュラにより、表面に対して正負の帯電部位が相補的な部位を探し出すことができ、ヤモリは命令に応じてくっついたり離れたりすることができます。

ヤモリはどうやって表面にくっつくのか？
分子間力とは何か？
ファンデルワールス力とは何か？
ヤモリの足はどのようにしてファンデルワールス力を利用して表面にくっつくのか？
ヤモリの足はどのようにして人工材料に影響を与えたのか？
結論

ヤモリはどうやって表面にくっつくのか？

ヤモリは、分子間力と構造工学の巧妙な組み合わせにより表面にくっつくことができます。ヤモリの足指は、柔軟なリッジでパッドされ、微小な毛状構造であるセタに覆われており、更にそのセタにはさらに小さなブリスルであるスパチュラが覆われています。これらのスパチュラにより、表面に対して正負の帯電部位が相補的な部位を探し出すことができ、ヤモリは命令に応じてくっついたり離れたりすることができます。

分子間力とは何か？

周期表の全ての元素は、それぞれ電子に対する親和性が異なり、これを電気陰性度と呼びます。同じ分子内に異なる電気陰性度を持つ原子がある場合、分子の電子雲はより電気陰性度の高い原子に引き寄せられ、電子雲の薄い部分が原子核からの正の電荷を通すことができるようになり、他の場所には電子の塊ができます。これらのパッチ状の電荷は、隣接する分子同士を引き付け合い、分子間力を生み出します。

ファンデルワールス力とは何か？

ファンデルワールス力は、帯電していない分子同士の間に生じる分子間力の一種です。電子は常に動いており、一時的に一箇所に集まることがあります。これにより、一時的に発生する電荷が分子同士を引き付け合うことができるようになります。これらの帯電していない分子同士の相互作用をファンデルワールス力と呼びます。帯電粒子同士の相互作用ほど強力ではありませんが、十分な量があれば、力を加算することができます。

ヤモリの足はどのようにしてファンデルワールス力を利用して表面にくっつくのか？

ヤモリの足指は、柔軟なリッジでパッドされ、微小な毛状構造であるセタに覆われており、更にそのセタにはさらに小さなブリスルであるスパチュラが覆われています。ヤモリが柔軟な足指を表面に広げると、スパチュラはファンデルワールス力を活用するための完璧な角度でヒットします。スパチュラが平らになり、表面に対して正負の帯電部位が相補的な部位を探し出すことができるようになります。各スパチュラは、微小な量のファンデルワールス粘着力しか持ちませんが、ヤモリは約20億個のスパチュラを持っているため、合計の力は十分に体重を支えるだけの強さがあります。ヤモリは、角度をわずかに変えることで足を剥がすことができ、捕食者から逃げたり獲物に向かったりすることができます。