Luonnon omat metallinjalostajat

Okei, mun täytyy kertoa teille jostakin, mikä veti sukat jalasta — ja lupaan, että se on paljon jännittävämpää kuin miltä kuulostaa (melkein kaaduin tuoliltani, kun luin tästä ensimmäist kertaa).

On olemassa tämä merimato, jonka nimi on Perinereistes cultrifera. Kuulostaa jonkin fantasiakirjan luomukselta, eikö? Mutta tässä se hullu juttu — tämä pikku otus on ryöminyt maapallon merissä miljoonia vuosia, ja se on yhä hereillä. Ei vain sitä, vaan sillä on todellista kalustoa.

Puhumme leuoista, jotka tutkijat kutsuvat nyt bio-metalleiksi.

Hetkinen, metalliset leuat?

Tiedän mitä ajattelette. Metalliset leuat? Madolla? Tämä kuulostaa jotenkin scifi-elokuvalta. Mutta kuunnelkaa.

Tutkijat Wienin teknillisestä yliopistosta ja Wienin yliopistosta päättivät katsoa näitä madon leuoista mikroskoopin läpi, ja se mitä he löysivät, oli todella kiehtovaa. Nämä eivät ole vain kovia suuosia — ne käyttäytyvät tavalla, joka muistuttaa hämmästyttävän paljon oikeita metalleja.

En nyt tarkoita, että mato kasvattaisi titaania tai terästä. Se mikä tekee näistä leuoista erityiset, on niiden rakenne ja käyttäytyminen paineen alla. Tutkijat huomasivat, että metalli-ionit ovat tiheämmin pakattuina leuoissin kärjissä, mikä on täysin järkevää, jos ajattelee asiaa. Kärjet tekevät kaiken raskaan työn — purevat, murskaavat, kauhovat pienempiä otuksia. Luonto ei tuhlaa resursseja osiin, jotka vain istuvat paikallaan näyttämässä rakenteellisilta.

Nix-GAO-ilmiö (Kyllä, nimi on hyvä)

Tässä kohtaa asiat alkavat todella kiinnostaa.

Tutkijat käyttivät tekniikkaa nimeltä nanoindentaatio testatakseen, kuinka kovat nämä leuat oikeasti ovat. Käytännössä he painoivat todella, todella pieniä neuloja materiaaliin ja mittasivat, mitä tapahtui. Ja he löysivät jotain odottamatonta: mitä pienemmän alueen he testasivat, sitä vaikeampaa siihen oli tehdä lommo.

Tätä kutsutaan Nix-GAO:n nanoindentaation kokovaikutukseksi, ja näemme saman oikeissa metalleissa kuten kuparissa ja hopeassa. Ajatuksena on, että kun päästään pieniin mittakaavoihin, atomirakenne käyttäytyy eri tavalla — materiaalin virheet kietoutuvat tiukemmin yhteen, mikä tekee siitä luonnostaan vaikeamman muokata.

Joten jossain mielessä nämä madon leuat tekevät jotain, jonka ymmärtäminen vei ihmisiltä vuosisatoja metallurgian kehitystä.

Mutta tässä on käänne

Tämä kuitenkin on se, mikä todella innosti tutkimusryhmää. Nämä bio-metalliset leuat eivät ole aivan samanlaisia kuin tavalliset metallit.

Tutkija Christian Hellmichin mukaan partamatojen leuoissa näkyi myös kokoriippuvainen kimmoisuus. Tämä tarkoittaa, että ne kimpaantuvat ja taipuvat eri tavalla riippuen mittakaavasta. Tavalliset metallit? Eivät niin paljon. Tämä ainutlaatuinen ominaisuus on se, mikä auttaa erottamaan bio-metallit tavallisista kiteisistä metalleista.

Ryhmä selvittää vielä tarkasti, miten tämä toimii atomitasolla, mutta he rakentelevat palapeliä matemaattisten mallien avulla.

Mitä tämä tarkoittaa meidän kannalta?

Rehellisesti? Tämä voi olla iso juttu.

Tutkijat aikovat tutkia lisää lajeja ja tarkentaa ymmärrystään näistä materiaaleista. Mutta tässä kohtaa asia todella kiinnostaa: he tutkivat yhteyttä geneettisten toimenpiteiden ja materiaalisuunnittelun välillä.

Ajatelkaa hetki tätä. Jos voimme ymmärtää, miten nämä madot rakentavat metallinkaltaisia leuojaan proteiineista ja ioneista, ehkä voimme inspiroida täysin uudenlaisia materiaaleja. Kuvitelkaa materiaaleja, jotka korjaavat itsensä, ovat kevyitä ja uskomattoman vahvoja — kaikki luonnon innoittamana, jota se on hienosäätänyt miljoonia vuosia.

Isompi kuva

Se mikä minua eniten viehättää tässä tutkimuksessa, on se mitä Hellmich sanoi: tutkimuksessa on "todellista jännitystä luonnossa löytyvän ja tuottaman kauneuden, eleganttiuden ja hienostuneisuuden edessä."

Ja rehellisesti? Se on se fiilis, mikä minulla on koko tämän löydöksen suhteen. Olemme käyttäneet vuosisatoja selvittääksemme, miten takoa ja seostaa metalleja, ja koko ajan vaatimaton merimato on hiljaisesti tehnyt jotain ehkä vielä vaikuttavampaa — rakentanut toimivia metallinkaltaisia rakenteita biologisista materiaaleista valtamerten kylmyydessä.

Se saa miettimään, mitä muita piilotettuja supervoimia on siellä ulkona, odottamassa jossakin lammikossa tai mutaisella merenpohjalla.

Joskus hämmästyttävin insinöörityö ei ole laboratoriossa — se on ollut täällä koko ajan, kunhan osaamme katsoa.

Luonto, sinä näyttelet taas.