Bí mật đằng sau cặp càng siêu khỏe của kiến

Thiết bị điện tử tiêu dùng ngày càng thu nhỏ đòi hỏi phải có công cụ nhỏ nhưng vẫn đủ mạnh mẽ để gia công lắp ráp. Một nhóm nghiên cứu thuộc Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương thuộc Bộ Năng lượng Mỹ (PNNL) mong muốn học hỏi thiết kế từ thiên nhiên bằng cách xem xét một “công cụ” cực nhỏ siêu khỏe: cặp càng kiến.

Tuy mỏng hơn tóc người, cặp càng kiến lại đủ sức cắn xuyên chiếc lá cứng cáp nhất mà chẳng hề hấn gì. Tất cả đều nhờ sự phân bố đồng đều của nguyên tử kẽm trong cấu trúc cho phép lan truyền đều lực lúc tác động lên một vật nào đó – một phát hiện có khả năng sẽ được ứng dụng vào công cụ nhân tạo.

Nhà khoa học PNNL Arun Devaraj cho biết: “Về cơ bản thì phân bố đồng đều chính là bí mật đằng sau. Cặp càng kiến thậm chí cắn xuyên được da người mà không bị gãy. Đây là điều khó thậm chí với răng người”.

Để tìm hiểu đến tận cùng bí mật, nhóm nghiên cứu tách một mảnh nhỏ từ cặp càng rồi dùng kỹ thuật chụp cắt lớp thăm dò nguyên tử giúp xác định cách kẽm phân bố bên trong. Nhờ kỹ thuật này họ phát hiện nguyên tử kẽm phân bố đồng đều chứ không phải tập trung thành từng khối.

Với sắp xếp kẽm như trên, mỗi khi kiến cắn thứ gì đó thì lực lan truyền hoàn hảo đến mỗi càng. Vì vậy mà cặp càng kiến chỉ cần khoảng 10 - 20% kẽm. Nếu cặp càng tương tự răng người, kiến chỉ cần dùng 60% lực hoặc ít hơn khi cắn thứ gì đó.

Ứng dụng cách phân bố đồng đều nguyên tử kẽm (hoặc nguyên tố khác) vào chế tạo công cụ có thể mang lại lợi ích kép: công cụ sẽ rẻ hơn do chỉ cần lượng nhỏ thành phần chế tạo đắt tiền, nhưng lại đủ hiệu quả vì chỉ cần dùng ít lực.

Đặt mục tiêu tiếp tục tìm cách cải tiến thiết bị nhân tạo, ông Devaraj cùng cộng sự tại PNNL xem xét thêm nhiều loài động vật tí hơn nữa: “Chúng tôi đã bắt đầu nghiên cứu móc độc ở đuôi bò cạp và nanh nhện, cũng như nhiều “công cụ” thu nhỏ khác của côn trùng”.