Bí kíp kỳ diệu khiến động vật trở thành "X-men"
Chúng đem lại cho các loài động vật một sự tiến hóa đặc biệt như X-men, đó chính là công nghệ nano...
Thế giới động vật tự hào với sự đa dạng về hình thức từ những cái cổ dài gấp nhiều lần cơ thể của hươu cao cổ, những chiếc mỏ hình thìa của các loài chim đến móng vuốt sắc nhọn của những loài thú ăn thịt.
Nhưng tiến hóa cũng đã làm việc ở một quy mô nhỏ hơn nhiều. Đó là tạo ra những cấu trúc nano - bộ phận nhỏ hơn 1/20 chiều rộng của sợi tóc con người - giúp động vật có thể leo trèo, ngụy trang, tán tỉnh... với những khả năng siêu phàm như những nhân vật trong bộ phim X-men.
Cùng khám phá một vài loài động vật đã vận dụng công nghệ nano dưới đây.
1. Những đôi cánh tuyệt đẹp
Rất nhiều sắc màu lung linh của cánh bướm không được tạo nên từ sắc tố tế bào mà là nhờ vào các cấu trúc nano. Mặt trên của cánh bướm được xen kẽ bởi các rãnh, hố làm bằng một loại protein tên là chitin.
Khác với sắc tố tế bào tạo màu bằng cách hấp thụ bước sóng ánh sáng và phản xạ thì các cấu trúc nano được tạo hình sao cho chúng có thể uốn cong và tán xạ ánh sáng theo các hướng khác nhau.
Việc tán xạ ánh sáng làm cho cánh bướm mang sắc óng ánh - nghĩa là màu sắc của nó sẽ thay đổi theo từng góc nhìn.
Khi bị tác động bởi nhiệt dưới hình thức các bức xạ hồng ngoại vô hình, các cấu trúc nano chitin mở rộng, thay đổi hình dáng và từ đó thay đổi cả màu sắc của chúng.
3. Những chiếc lông vũ hào nhoáng
Bướm không phải loài duy nhất sử dụng cấu trúc nano trong việc làm đẹp. Ở Úc và New Zealand, người ta tìm thấy loài chim bồ câu Eudyptula minor với màu lông xanh đen thay vì màu đen truyền thống.
Các nhà khoa học thuộc ĐH Akron ở Ohio đã phát hiện, những con chim này đã tạo ra bộ lông xanh đen với cách hoàn toàn mới. Chúng sử dụng các bó sợi nano song song, phân tách ánh sáng để tạo nên một màu xanh hoàn hảo.
Các sợi rộng 180nnm được làm bằng beta-keratin, một loại protein cũng được tìm thấy trong tóc người. Những sợi tương tự cũng được tìm thấy ở một số loài chim da xanh khác nhưng chưa bao giờ được phát hiện ở lông.
3. Sắc tố sản xuất ra điện
Hầu hết các con ong bắp cày hoạt động tích cực nhất vào buổi sáng và giảm dần vào giữa trưa. Tuy nhiên, nó không đúng với loài ong bắp cày Phương Đông - những người thợ năng suất nhất dưới ánh nắng Mặt trời.
Theo nghiên cứu, cấu trúc nano của bộ xương ngoài của loài ong này đã tạo thành một loại tế bào năng lượng Mặt trời, nó thu hoạch ánh sáng và tạo sức lực cho con ong.
Các mô màu nâu ở bụng của ong bắp cày phương Đông có chứa chất melanin - một loại sắc tố bảo vệ da bằng cách hấp thụ tia tử ngoại và biến nó thành nhiệt.
Ngoài ra, cấu trúc của các mô màu này cũng bao gồm nhiều đường rãnh “bẫy” ánh sáng và cắt thành nhiều tia sáng nhỏ hơn. Trong khi đó, những mô màu vàng của ong chứa xanthopterin có thể chuyển đổi ánh sáng thành điện.
Điều đó lý giải tại sao loài ong này có năng suất cao nhất vào giữa trưa. Nó cũng giải thích một nghiên cứu trước đây khi mà những con ong bắp cày phương Đông bị gây mê sẽ tỉnh dậy sớm hơn nếu chúng được chiếu bằng tia UV.
4. Bộ da trơn trượt
Những loài rắn có vẻ bò rất dễ dàng với bộ da trơn của mình, nhưng những di chuyển của chúng thực ra là một sự tương tác phức tạp của các chuyển động cơ bắp và các bộ phận vật lý quy mô nhỏ.
Bụng của con rắn bao gồm các sợi lông rất nhỏ được gọi là microfibrils, rộng chưa đến 400nnm. Tất cả chúng đều hướng theo một chiều nhất định về phía đuôi con rắn.
Nó nhô lên cao hơn phần da khoảng 200nnm, cho phép rắn lướt về phía trước trơn tru đồng thời ngăn chặn mọi chuyển động về phía sau.
Những ma sát chỉ về một hướng duy nhất cũng giúp con rắn không bị trượt đi khỏi tuyến đường của mình ngay cả khi nó nằm trên một mặt phẳng nghiêng.
5. Những ngón chân nano
Loài tắc kè Tokay sử dụng công nghệ nano để treo mình lên cây, tường, cửa sổ và thậm chí cả trần nhà. Chân tắc kè được bao phủ bởi các sợi lông hiển vi gọi là cấu trúc lông cứng.
Chúng chia ra thành hàng ngàn sợi lông nhỏ hơn với phần kết hình mái chèo rộng 200nnm. Diện tích bề mặt của những sợi lông nhỏ này tối đa hóa hiệu quả của lực Van der Waals - một lực hút điện yếu giữa các phân tử ở chân con tắc kè với các phân tử ở bất cứ thứ gì nó đang bám vào.
Lực tổng hòa mạnh đến nỗi, con tắc kè có thể trao cả cơ thể của mình bằng chỉ một ngón chân duy nhất ngay cả trên một mảnh thủy tinh. Các kỹ sư đã bắt chước cấu trúc này của con tắc kè để tạo ra băng siêu dính, keo hồ và thậm chí cả một loại robot leo tường.
6. Những sợi tơ siêu bền
Tơ nhện là một trong những vật liệu chắc nhất được biết đến bởi con người. Nó mạnh mẽ hơn cả sắt thép, chúng có thể chống chịu dưới sức mạnh của gió và bắt côn trùng đang bay mà không hề vỡ nát.
Tơ nhện có được sức mạnh đó nhờ vào loại protein tinh thể mỏng chỉ rộng vài nnm xếp chồng lên nhau. Ở cấp độ nguyên tử, các lớp được liên kết với nhau bởi liên kết hydro.
Mối liên kết đó thực ra không đặc biệt mạnh mẽ nhưng ngược lại nó lại là một lợi thế, bởi nó khiến tơ có thể dễ dàng kéo dài và thay đổi hình dạng, cho phép chúng có thể kẽo dãn, uốn cong dưới tác động của lực thay vì gãy vụn.
Bạn có thể xem thêm:
TIN CÙNG CHUYÊN MỤC
Xem theo ngày
