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- Gli scienziati possono accendere o spegnere questo dispositivo di presa ispirato al geco con il tocco di una luce
Un bel geco tokay. Foto: Ethan Knapp e Alyssa Stark
Chiunque viva o abbia visitato un paese tropicale ha probabilmente familiarità con il cinguettio del geco. Queste lucertole amichevoli abitano case e giungle che si estendono dall'Indonesia alla Tanzania fino alla Repubblica Dominicana. Esse emergono dopo il tramonto, sfruttando la loro visione notturna - che è 350 volte più potente di quella di un essere umano - e sono graditi ospiti in case e hotel poiché divorano zanzare e altri insetti nocivi.
Oltre alla gente del posto, gli scienziati adorano anche queste lucertole colorate. I gechi possiedono la capacità unica tra le lucertole di arrampicarsi su pareti piane e di attraversare i soffitti, anche se la superficie è molto liscia. I ricercatori hanno confuso questa capacità per anni e dozzine di laboratori hanno testato l'adesione dei gechi nella speranza di sfruttare questa superpotenza per un potenziale utilizzo in tutto, dalla robotica alla tecnologia spaziale, dalla medicina al "nastro geco".
Si scopre che le dita dei gechi contengono strutture simili a peli che formano un'interfaccia multicontatto, il che significa presa di gechi con migliaia di minuscole strutture adesive piuttosto che quello che sembra essere un unico piede uniforme.
Tuttavia, permangono lacune nella comprensione dei ricercatori su come i piedi dei gechi interagiscono con le superfici nel loro ambiente naturale, specialmente in condizioni asciutte o bagnate. Gli scienziati sanno che le punte dei gechi sono superidrofobiche o idrorepellenti, ma i gechi perdono la capacità di aggrapparsi al vetro quando si bagna. Perché non respingono semplicemente l'acqua e si aggrappano alla superficie del vetro sottostante? Allo stesso modo, gli scienziati si chiedono come i gechi affrontino le foglie bagnate nella foresta durante le tempeste di pioggia.
Un nuovo articolo pubblicato su Proceedings of National Academy of Sciences indaga questi misteri. Gli autori hanno deciso di testare la presa del geco su una gamma di materiali bagnati e asciutti che attirano e respingono l'acqua. Per eseguire i loro esperimenti, hanno equipaggiato sei gechi tokay con imbracature delle dimensioni di un geco. Hanno posizionato i gechi su quattro diversi tipi di materiali, come vetro, plastica e una sostanza progettata per imitare le foglie tropicali cerose. Dopo aver dato alle lucertole un po 'di tempo per adattarsi al loro nuovo ambiente, i ricercatori hanno applicato una pressione uniforme tirando le imbracature dei gechi, tirando nella direzione opposta a dove stavano camminando gli animali. Alla fine, i gechi non potevano più aggrapparsi e perdere la presa. Ciò ha permesso al team di misurare la forza adesiva richiesta per spostare gli animali. Hanno ripetuto gli stessi esperimenti anche in condizioni molto umide.
Gli autori hanno scoperto che i materiali che sono più "bagnabili" - un'indicazione del grado in cui una superficie attira le molecole d'acqua - minore è la forza necessaria per interrompere le impugnature dei gechi aderenti. I vetri avevano la massima bagnabilità delle superfici testate dai ricercatori e i gechi scivolavano facilmente dal vetro bagnato rispetto al vetro secco. Quando quel materiale si bagna, l'acqua forma un film sottile e attraente che impedisce ai peli del geco di entrare in contatto con la superficie.
Le proprietà a bassa bagnabilità delle foglie cerose, d'altra parte, consentono ai gechi di stabilire una presa robusta, anche nelle tempeste di pioggia, perché le foglie respingono attivamente l'acqua. I gechi si sono comportati ugualmente bene in condizioni di bagnato e asciutto sulla superficie che imita le foglie, i ricercatori hanno scoperto.
Come i gechi interagiscono con le superfici dipende da una teoria termodinamica dell'adesione, concludono gli autori. Queste caratteristiche sono dettate dalla forza di Van der Waals, ovvero dalla somma delle interazioni attraenti e ripugnanti tra le dita dei gechi e le caratteristiche delle superfici con cui entrano in contatto. Finché queste forze attraenti si agitano, i gechi sono fortunati ad avere una presa su qualsiasi superficie con cui entrano in contatto, indipendentemente dal fatto che sia bagnato o asciutto.
Usando i nostri risultati sull'adesione di animali interi, abbiamo scoperto che le superfici bagnate che sono anche debolmente permettono al sistema adesivo geco di rimanere funzionale per aderire e probabilmente anche alla locomozione.
I nostri risultati suggeriscono un livello di versatilità nel sistema adesivo geco che in precedenza non era stato preso in considerazione e mette in discussione interessanti previsioni evolutive, ecologiche e comportamentali.
Oltre a far luce su come gli adattamenti dei gechi aiutano le lucertole a far fronte al loro ambiente naturale, gli autori pensano che le loro scoperte possano contribuire a progettare nuovi robot sintetici per gechi che potrebbero superare il tallone d'Achille di vetro bagnato dei gechi nella vita reale, utile forse per pulire il grattacielo finestre, spiare sospetti terroristi o semplicemente cambiare una lampadina difficile da raggiungere.
