Nemmeno gechi e ragni possono sedersi a testa in giù per sempre. La nanofisica lo assicura. Lo hanno dimostrato i ricercatori di meccanica dell'Università di Linköping in un articolo appena pubblicato su Revisione fisica E . Conoscenze che possono essere di grande beneficio industriale.

Gechi e ragni che sembrano poter stare fermi per sempre, e camminare a testa in giù hanno affascinato i ricercatori di tutto il mondo per molti anni. Presto saremo in grado di acquistare nuovi elementi di fissaggio intelligenti che resistono allo stesso modo del piede del geco. Ma il fatto è che prima o poi si perde la presa, non importa quanta poca forza agisca su di esso. Stefan Lindström e Lars Johansson, ricercatori presso la Divisione di Meccanica, Università di Linköping, insieme a Nils Karlsson, neolaureato in ingegneria, lo hanno dimostrato in un articolo appena pubblicato su Revisione fisica E .

Ancora, è un fenomeno che può avere notevoli benefici, per esempio nella produzione di grafene. Il grafene è costituito da un solo strato di atomo, e che deve essere facilmente staccabile dal supporto.

Nel suo progetto di laurea presso la Divisione di Meccanica, Nils Karlsson ha studiato sia la meccanica della zampa del geco che l'adesione della zampa al substrato. Il piede del geco ha cinque dita, tutti con lamelle trasversali. Un microscopio elettronico a scansione mostra che queste lamelle sono costituite da un numero di piccole setole simili a peli, ciascuno con un piccolo film alla fine, che ricorda una piccola spatola. Queste spatole, spessore di circa 10 nm, sono ciò che aderisce al substrato.

"A livello nano, le condizioni sono un po' diverse. Il movimento delle molecole è trascurabile nel nostro mondo macroscopico, ma non è nel mondo nano. Il progetto di laurea di Nils Karlsson suggeriva che il calore, e di conseguenza il movimento delle molecole, ha un effetto sull'adesione di queste spatole. Abbiamo voluto fare ulteriori analisi, e calcolare ciò che accade realmente, " spiega Stefan Lindström.

Hanno affinato i calcoli, quindi si sono applicati su un film sottile a contatto con una superficie irregolare. Così, il film tocca solo le parti più alte della superficie irregolare. I ricercatori hanno anche scelto di limitare i calcoli al tipo di forze deboli che esistono tra tutti gli atomi e le molecole:le forze di van der Waals.

"È vero, sono piccoli, ma sono sempre lì e sappiamo che dipendono molto dalla distanza, "dice Lars Johansson.

Ciò significa che la forza è molto più forte dove il film è molto vicino a un singolo punto più alto, rispetto a quando è abbastanza vicino a un certo numero di punti alti. Quindi, quando il film si stacca, lo fa punto per punto. Questo perché entrambe le superfici di contatto si muovono, vibrano. Questi sono piccoli movimenti, ma ad un certo punto i movimenti sono sincronizzati, quindi le superfici effettivamente perdono contatto. Quindi la forza di van der Waals è così piccola che il film viene rilasciato.

"Quindi in realtà, possiamo staccare un film sottile dal supporto semplicemente aspettando il momento giusto. Questo non richiede una grande forza. La parte del film che rimane sul supporto vibra costantemente, e più duro tiro su questa parte, più velocemente il film si staccherà. Ma quanto tempo impiega il film a staccarsi dipende anche dalla struttura del supporto e dalla rigidità del film, " dice Stefan Lindström.

In pratica ciò significa che anche una piccola forza per un lungo periodo farà sì che il film, o se è per questo il piede del geco, perdere la presa. Che va bene per il geco, chi può scappare via, ma forse non è così buono per un sistema di fissaggio. Tuttavia, nell'applicazione giusta, questa conoscenza può essere di grande beneficio industriale.