Ni siquiera los geckos y las arañas pueden sentarse boca abajo para siempre. La nanofísica se asegura de eso. Los investigadores de mecánica de la Universidad de Linköping lo han demostrado en un artículo recién publicado en Revisión física E . Conocimientos que pueden ser de gran beneficio industrial.

Geckos y arañas que parecen poder quedarse quietos para siempre, y caminar boca abajo han fascinado a los investigadores de todo el mundo durante muchos años. Pronto podremos comprar nuevos sujetadores inteligentes que se sujetan de la misma manera que el pie del gecko. Pero el hecho es tarde o temprano se pierde el agarre, no importa cuán poca fuerza esté actuando sobre él. Stefan Lindström y Lars Johansson, investigadores de la División de Mecánica, Universidad de Linköping, junto con Nils Karlsson, recién graduado en ingeniería, lo han demostrado en un artículo recién publicado en Revisión física E .

Todavía, es un fenómeno que puede tener considerables beneficios, por ejemplo en la producción de grafeno. El grafeno consta solo de una capa de átomo, y que debe desprenderse fácilmente del sustrato.

En su proyecto de graduación en la División de Mecánica, Nils Karlsson estudió tanto la mecánica de la pata del gecko como la adherencia de su pie al sustrato. El pie del gecko tiene cinco dedos, todos con laminillas transversales. Un microscopio electrónico de barrido muestra que estas laminillas consisten en una serie de pequeñas setas similares a pelos, cada uno con una pequeña película al final, que se asemeja a una pequeña espátula. Estas espátulas, aproximadamente 10 nm de espesor, son las que se adhieren al sustrato.

"A nivel nano, las condiciones son un poco diferentes. El movimiento de las moléculas es insignificante en nuestro mundo macroscópico, pero no está en el mundo nano. El proyecto de graduación de Nils Karlsson sugirió que el calor, y en consecuencia el movimiento de las moléculas, tiene un efecto sobre la adherencia de estas espátulas. Queríamos hacer más análisis, y calcular lo que realmente sucede, "explica Stefan Lindström.

Refinaron los cálculos, por lo que se aplicaron a una película fina en contacto con una superficie irregular. Entonces, la película solo entra en contacto con las partes superiores de la superficie irregular. Los investigadores también optaron por limitar los cálculos al tipo de fuerzas débiles que existen entre todos los átomos y moléculas:las fuerzas de van der Waals.

"Es cierto, Ellos son pequeños, pero siempre están ahí y sabemos que dependen en gran medida de la distancia, "dice Lars Johansson.

Esto significa que la fuerza es mucho más fuerte cuando la película está muy cerca de un único punto alto, que cuando está bastante cerca de varios puntos altos. Luego, cuando la película se desprende, lo hace punto por punto. Esto se debe a que ambas superficies de contacto se mueven, vibran. Estos son pequeños movimientos pero en algún momento los movimientos están sincronizados, por lo que las superficies realmente pierden contacto. Entonces la fuerza de van der Waals es tan pequeña que la película se estrena.

"Entonces, en realidad, podemos despegar una fina película del sustrato simplemente esperando el momento adecuado. Esto no requiere mucha fuerza. La parte del film que queda sobre el sustrato vibra constantemente, y cuanto más tiro de esta parte, más rápido se desprenderá la película. Pero el tiempo que tarda la película en desprenderse también depende de la estructura del sustrato y de la rigidez de la película. "dice Stefan Lindström.

En la práctica, esto significa que incluso una pequeña fuerza durante un período prolongado hará que la película, o para el caso el pie del gecko, perder su agarre. Que está bien para el gecko, ¿Quién puede escabullirse? pero tal vez no sea tan bueno para un sistema de sujeción. Aún así, en la aplicación correcta, este conocimiento puede ser de gran beneficio industrial.