Des scientifiques révèlent les secrets des dents de fourmis super puissantes

Pour éviter que l’électronique grand public ne rétrécisse, les ingénieurs doivent créer des outils petits mais extrêmement puissants à utiliser pour construire les appareils. Un groupe espère obtenir des plans de Mère Nature en étudiant certains des outils les plus difficiles que nous connaissons : les dents de fourmis.

Plus minces qu’un cheveu humain, les insectes miniatures peuvent ronger suffisamment fort pour couper les feuilles dures sans causer de dommages. Tout a à voir avec la disposition uniforme des dents des atomes de zinc, qui permet une répartition uniforme de la force à chaque fois que les créatures serrent quelque chose. Les chercheurs disent que cette fonctionnalité pourrait un jour être appliquée aux outils fabriqués par l’homme.

a déclaré Aaron Devaraj, chercheur principal au Pacific Northwest National Laboratory du département de l’Énergie des États-Unis et auteur du livre Une étude a été publiée sur la formation des dents de fourmis Mercredi dans Rapports scientifiques. Les bébés fourmis « peuvent couper la peau humaine sans la casser – c’est difficile à faire avec nos dents ».

Pour pénétrer dans les profondeurs des mystères de la nature et satisfaire le besoin de l’humanité d’électronique de poche – afin que nous puissions facilement vérifier les flux Twitter, bien sûr – les chercheurs ont d’abord isolé un petit morceau d’une seule dent de fourmi. deux fourmis, ou Parfois plus, dents sur la mâchoire inférieure externe incurvée, ou mandibule. Ensuite, l’équipe s’est tournée vers une technique appelée tomographie par sonde atomique, qui brosse avec précision une image de l’endroit où se trouve chaque atome à l’intérieur du corps.

« Le plan était d’utiliser cette technologie pour comprendre comment le zinc est distribué à l’intérieur de ces dents de fourmis et comment cela conduit à la force que vous obtenez », a déclaré Devaraj.

La tomographie par sonde atomique fonctionne par analyse inverse. Fondamentalement, vous mettez un élément dans une chambre, puis le vaporisez lentement – atome par atome – et collectez les données de chaque ingrédient sur un détecteur. Avec ces informations, vous pouvez reconstituer l’objet sous forme de modèle 3D, sauf cette fois avec des atomes reconnaissables.

Après avoir suivi ces étapes en utilisant une « aiguille » microscopique pour grignoter les fourmis, l’équipe a découvert que les atomes de zinc dans la dent – responsables de la nature douloureuse et perçante des piqûres de fourmis – étaient distribués de manière étonnamment uniforme plutôt qu’en touffes.

Chaque fois qu’une fourmi mord quelque chose, la force est complètement répartie sur ses dents en raison de la dispersion uniforme des atomes de zinc. Cela explique pourquoi seulement environ 10 à 20 % de zinc sont réellement nécessaires pour leur matériau dentaire solide. Mieux encore, disent les chercheurs, les animaux finissent par utiliser environ 60% ou moins de force que ce dont ils auraient besoin si leurs dents correspondaient à nos blancs nacrés relativement faibles, qui ont différents types et différentes distributions d’éléments.

« Les chimistes organiques et inorganiques peuvent travailler ensemble pour synthétiser des matériaux vraiment puissants, inspirés par ces types de matériaux », a déclaré Devaraj.

L’application du concept d’atomes répartis uniformément – zinc ou autres éléments – aux outils qui construisent la technologie humaine offrirait à nos futurs outils miniatures un double avantage. Ce sera moins cher, car il sera nécessaire d’avoir une plus petite quantité de composants plus solides et coûteux. Il sera également plus efficace du fait que la force sera nécessaire lors de l’utilisation.

Ensuite, Devaraj et ses collègues chercheurs cherchent à continuer à trouver des moyens de révolutionner la façon dont les appareils techniques compacts sont construits en analysant d’autres espèces minuscules et minuscules qui errent avec des armes puissantes.

« Nous avons déjà commencé à rechercher des piqûres de scorpion, par exemple, des crocs d’araignée et de nombreux autres types d’outils miniatures pour comprendre quel type d’arsenaux d’insectes sont », a déclaré Devaraj.