Læsetid: 4 min.

Tyngdekraftens tyranni står for fald

Forskere har afluret et lille krybdyr evnen til at bevæge sig rundt på glatte flader i alle dimensioner
4. november 2002

Gekko
Om ikke så mange år vil vi måske kunne bevæge os rundt som Spiderman og klatre op ad lodrette vægge og gå med hovedet nedad på lofters underside. Det kræver blot, at vi kan kopiere egenskaberne ved det tropiske firben, gekkoens trædepuder, forklarer amerikanske forskere, som hævder at have fundet ud af, hvorfra dette krybdyrs overraskende evne til at bevæge sig rundt på glatte flader i alle dimensioner stammer. Og hvad mere er: At have fremstillet et kunstigt stof, som har tilsvarende egenskaber.
Dr. Kellar Autumns forskerhold, der samler forskere fra Lewis og Clark College i Portland, Oregon og Berkeley University i Californien, viste for to år siden, at den kolossale klæbeevne i gekkoens trædepuder hidrører fra godt to millioner børstehår under dyrets tæer. Disse hår har en diameter, der er mindre end en tiendedel af et menneskeligt hårs, og hårene rummer tilsammen milliarder af mikroskopiske fibre. Nu har holdet så påvist, at disse fibres klæbeevne mere præcist beror på, at de har en særlig geometri, der formår at udnytte elektrostatiske kræfter af uhyre kort rækkevidde, de såkaldte Van der Waals-kræfter.
En første hypotese, som gik ud på, at dyrets trædepuder udskiller et klæbrigt sekret – det gør f.eks. myrer – kunne hurtigt tilbagevises. Dernæst forsøgte forskerne så at spore klæbeevnen til den såkaldte hårrørskraft, som mange insekter, visse frøarter og endog et lille pungdyr benytter sig af for at trodse tyngdekraften. Hårrørskraften skabes af en tynd film af vand, der adskiller to flader fra hinanden. Når disse flader er vandsugende, er kraften stærk – er de vandskyende er den derimod ret svag. Men klæbeevnen i en gekkos trædepuder viste sig at være helt uafhængig af vandabsorptionsegenskaberne på de flader, dyret betræder. Ud røg altså også denne hypotese.

Elektrostatiske kræfter
Tilbage blev Van der Waals-kræfterne, som spiller en vigtig rolle mange steder i naturen. Disse kræfter er elektrostatiske, men forudsætter også bestemte kemiske forbindelser. De er kun virksomme på ekstremt korte afstande – helt nede på en milliardedel meter. Hvis stoffer, der kommer i kontakt med hinanden på denne afstand, er polariserbare – og det er langt de fleste – mister stofatomernes elektriske felter deres neutralitet, hvorefter en svag elektrisk tiltrækningskraft indtræder. Strukturen i menneskehud har ikke de egenskaber, der muliggør denne klæbekontakt. Men de bittesmå børstehår på gekkoens trædepude kan bevæges uafhængigt af hinanden og ændre form for at udnytte de elektrostatiske kræfter. Hvert enkelt hår kan bære en myres vægt og udmunder i 1.000 spidser, der er så små, at de kun kan ses med et elektronmikroskop, og hver af disse spidser udmunder igen i en spadelignende form kendt som en spatulae.
I alle sine hårfibre kunne en gekko i princippet løfte over 1oo kilogram. Så ikke blot kan reptilet se ned på os mennesker, der som tyngdekraftens slaver er bundet til én vandret flade, men det få centimeter lange dyr tillader sig altså også den luksus blot at bruge en lille del af sit klæbesystems kræfter. At stoppe klæbeevnen igen for at bevæge tæerne videre: Det er tilstrækkeligt at ændre minimalt på børstehårenes orientering – en proces, der tager en firetusindedel af et sekund, og som kræver hundrede gange mindre kraft, end den proces, der styrer klæbeevnen. »Gekkoen har en unik måde at flytte sine fødder fra den flade, dyret går på. Det trækker tæerne af ligesom velcrotape, når de når en vinkel på 30 grader,« siger Kellar Autumn. Gekkoen bruger med andre ord kun minimal energi, når den bevæger sig frem på lodrette flader eller lofter.

Klæbrig hemmelighed
Men det amerikanske forskerhold har ikke blot afsløret gekkoens klæbrige hemmelighed. Det har også fremstillet syntetiske børstehår med samme egenskaber som reptilets, og de kunstige gekkohår virkede lige så godt som de ægte.
»Vores mål er nu at finde en metode til at masseproducere fibrene og montere dem på fødderne af små robotter,« forklarer Kellar Autumn, der forudser, at sådanne robotter vil kunne være almindelige om ti år.
Robotterne vil kunne finde talrige anvendelser – f.eks. i legetøjsindustri eller som elektroniske sporhunde, der leder efter ofre for bjergskred, jordskælv eller laviner – eller, hvorfor ikke? – i rumforskningen.
»Et anvendt firben,« der kan forcere enhver forhindring ville f. eks. betyde, at NASA’s ingeniører ikke længere behøver at få sved på panden, hvis det skulle komme til en gentagelse, at hvad der skete i 1997, da deres robotkøretøj Rocky i timevis var kørt fast, fordi de ikke kunne få det over en af Mars’ klippeformationer.
Kelley Autumns forskerhold koncentrerer sig nu om at få en bedre forståelse af, hvordan gekkobørstehårenes bevægelser koordineres under dyrets fremfærd, og hvordan de selvklæbende egenskaber påvirkes ved mødet med ru overflader.

Børstehårssko
Hvornår skal vi så regne med at se handsker og sko med gekkolignende børstehår på, så vi frit kan vandre rundt på facader og under lofter?
Fremtidens indbrudstyve bør nok ikke glæde sig for tidligt, for det er tilstrækkeligt at beklæde flader med et antiklæbende stof som teflon for at gardere sig mod uønskede edderkoppemænd.
På en sådan ikke-polariserbar overflade kan hverken syntetiske eller naturlige gekkohår klæbe fast.

© Libération og Information

*Oversat af Niels Ivar Larsen

Følg disse emner på mail

Vores abonnenter kalder os kritisk, seriøs og troværdig.
Få ubegrænset adgang med et digitalt abonnement.
Prøv en måned gratis.

Prøv nu

Er du abonnent? Log ind her