Павутина; e черпає свої сили з нанотехнологій; ТУТ
Відтворення властивостей павутиння може дати можливість створити матеріал неперевершеної міцності. Але до цих пір ці павукоподібні зберігали для них свою найважливішу комерційну таємницю. Проте сесія промислового шпигунства в мережі дуже конкретного північноамериканського павука дозволила дослідникам отримати найбільш детальні структурні плани на сьогодні.
Текст від Рено Манугерра-Ганьє
Павутинні мережі захоплюють дослідників протягом багатьох років. Їх міцність і гнучкість є неперевершеними у світі тварин, і при однаковій вазі ці волокна були б у п'ять разів міцнішими, ніж сталеві.
Багато хто хотів би використовувати цей матеріал для різних виробничих потреб, від одягу до будівельних конструкцій. Однак створення "синтетичного полотна" залишається проблемою, і те, що відтворено в лабораторії, навряд чи може відповідати якості оригінального шовку.
Дослідники повернулися до першого квадрата і спостерігали зблизька одного з найотруйніших павуків Північної Америки: коричневого самотника. Ця робота створила найдокладніші на сьогодні зображення композиції павутини та може полегшити її виготовлення в лабораторії.
Сором'язливий, але отруйний
"Коричневий відлюдник" - вид, який в основному зустрічається на півдні Сполучених Штатів, але який у виняткових випадках можна спостерігати в Канаді.
Останній зазвичай живе поодинці в купах дров або у вологому підвалі і виходить лише вночі. Це схоже на деяких павуків, які зазвичай зустрічаються в наших будинках, але відрізняється кількістю очей (обмежене шістьма замість восьми), потужним отрутою, що містить ферменти, здатні викликати некроз тканин на місці укусу, та його павутину.
Саме цей останній елемент привернув увагу дослідників. На відміну від полотен інших видів павуків, які виробляють досить циліндричні волокна, павутина коричневих відлюдників утворена з абсолютно плоских ниток. Ця стрічкоподібна конструкція допомагає павуку створити свою павутину на рівні землі. Це цікавить дослідників, адже це дуже легко спостерігати під мікроскопом.
Сила в цифрах
Щоб краще зрозуміти склад шовкових ниток цього павука, кожне волокно яких вже в 1000 разів менше, ніж людське волосся, дослідники застосували атомно-силовий мікроскоп. Ці пристрої використовують лазери та ультрачутливий наконечник для моделювання поверхонь в нанометровому масштабі, одиниця виміру еквівалентна мільярдної частці метра.
У такому масштабі дослідники помітили, що кожне волокно складається з тисяч навіть менших волокон, ширина яких може становити всього 20 нанометрів - приблизно в 50 разів менше, ніж бактерія.
Кожне з цих нановолокна в 50 разів довше, ніж воно широке. Їх не скручують і не плетуть, як мотузки, а просто розташовують паралельно. Хоча сили, що об'єднують кожне волокно між собою, відносно слабкі, саме колективна композиція надає шовковій нитці міцності.
Ідея про те, що шовкові нитки павука виготовляються з нановолокна, не нова, але до цих пір їх можна було побачити лише на поверхні, і ніхто не зміг перевірити, чи мав шовк у своїй сукупності таку структуру.
Тонкість ниток, характерна для коричневого відлюдника, дозволила дослідникам зануритися в серцевину матеріалу та захопити безпрецедентні зображення.
До цього додається унікальна особливість коричневого відлюдника: вона регулярно накручує на себе свою павутину в стилі, який може нагадувати скручені кабелі, які підключали стаціонарні телефони до слухавки. Ці спіралі дозволяють полотну розтягуватися і витримувати більшу напругу перед тим, як поступитися.
Зараз дослідники хочуть підтвердити свою модель на павутинах інших видів павуків, сподіваючись отримати глибше розуміння того, як повторити один із найміцніших матеріалів у природному світі.