قد تبدو بعض الكائنات صغيرة الحجم مثل النمل ضعيفة، لكن الحقيقة أنها تمتلك أسنان حادة مثل الشفرات.

وجدت دراسة حديثة أن السر وراء صلابة أسنان النمل يتمثل في ذرات الزنك الفردية الموجودة بأسنانه. واكتشف الباحثون كيفية ترتيب ذرات الزنك على الأسنان بطريقة محكمة لتحافظ على حدتها بالشكل الذي يُمكنها من ثقب الكثير من الأشياء بسهولة.

الدراسة التي أعدها فريق بحثي من جامعة أوريغون، ومختبر شمال غرب المحيط الهادي الوطني التابع لوزارة الطاقة الأميركية كشفت عن امتلاك النمل أسنان خارج أفواهه تعرف باسم أسنان الفك السفلي، تتكون من شبكة من المواد التي تربط بين ذرات الزنك الفردية بشكل محكم، وأن ما يزيد عن 8٪ من وزن أسنان الفك السفلي للنمل تتكون من الزنك ما يجعلها أكثر حدة من أسنان الإنسان.

ولفحص أسنان النمل ورؤية ببنية المواد التي تتكون منها أسنانه، قام الباحثون بتطبيق أداة تسمى التصوير المقطعي بالمسار الذري. ومن خلال هذه التقنية سجل عالم المواد " آرون ديفاراج"، للمرة الأولى التوزيع النانوي لذرات الزنك في أسنان النمل عن طريق استخدام مجهر شعاع أيوني مركّز لأخذ عينة صغيرة من سن النمل ثم تصوير العينة باستخدام التصوير المقطعي بالمسبار الذري، ليتمكنوا من رسم خريطة للذرات الفردية على أسنان النمل.

وعن طريق هذه التقنية اكتشف الباحثون أن طبقة من الزنك تم توزيعها بشكل موحد على الأسنان بدلاً من التجمع في عقيدات بحجم النانو كما كان متوقعًا قبل الفحص الذري المتطور. ما يعني أن هذا النمط الموحد لتوزيع الزنك على الأسنان يجعلها أكثر حدة، بحيث يمكن للنمل أن يخترق المواد باستخدام 60% فقط أو أقل من القوة المطلوبة للمواد المماثلة لتلك الموجودة في أسنان الإنسان.

يقول "روبرت سكوفيلد", الأستاذ المساعد في جامعة أوريغون: " هذه الحيل البيولوجية قد تُلهم المهندسون البشريون، حيث إنه عند إضافة الزنك إلى أسنان النمل فإن قوة صلابته، تزداد من صلابة البلاستيك إلى صلابة الألومنيوم، موضحًا أنه على الرغم من وجود مواد هندسية أصعب بكثير، إلا أنها غالبًا ما تكون أكثر هشاشة".

المصدر: Scientific Reports

قد تبدو بعض الكائنات صغيرة الحجم مثل النمل ضعيفة، لكن الحقيقة أنها تمتلك أسنان حادة مثل الشفرات.

وجدت دراسة حديثة أن السر وراء صلابة أسنان النمل يتمثل في ذرات الزنك الفردية الموجودة بأسنانه. واكتشف الباحثون كيفية ترتيب ذرات الزنك على الأسنان بطريقة محكمة لتحافظ على حدتها بالشكل الذي يُمكنها من ثقب الكثير من الأشياء بسهولة.

الدراسة التي أعدها فريق بحثي من جامعة أوريغون، ومختبر شمال غرب المحيط الهادي الوطني التابع لوزارة الطاقة الأميركية كشفت عن امتلاك النمل أسنان خارج أفواهه تعرف باسم أسنان الفك السفلي، تتكون من شبكة من المواد التي تربط بين ذرات الزنك الفردية بشكل محكم، وأن ما يزيد عن 8٪ من وزن أسنان الفك السفلي للنمل تتكون من الزنك ما يجعلها أكثر حدة من أسنان الإنسان.

ولفحص أسنان النمل ورؤية ببنية المواد التي تتكون منها أسنانه، قام الباحثون بتطبيق أداة تسمى التصوير المقطعي بالمسار الذري. ومن خلال هذه التقنية سجل عالم المواد " آرون ديفاراج"، للمرة الأولى التوزيع النانوي لذرات الزنك في أسنان النمل عن طريق استخدام مجهر شعاع أيوني مركّز لأخذ عينة صغيرة من سن النمل ثم تصوير العينة باستخدام التصوير المقطعي بالمسبار الذري، ليتمكنوا من رسم خريطة للذرات الفردية على أسنان النمل.

وعن طريق هذه التقنية اكتشف الباحثون أن طبقة من الزنك تم توزيعها بشكل موحد على الأسنان بدلاً من التجمع في عقيدات بحجم النانو كما كان متوقعًا قبل الفحص الذري المتطور. ما يعني أن هذا النمط الموحد لتوزيع الزنك على الأسنان يجعلها أكثر حدة، بحيث يمكن للنمل أن يخترق المواد باستخدام 60% فقط أو أقل من القوة المطلوبة للمواد المماثلة لتلك الموجودة في أسنان الإنسان.

يقول "روبرت سكوفيلد", الأستاذ المساعد في جامعة أوريغون: " هذه الحيل البيولوجية قد تُلهم المهندسون البشريون، حيث إنه عند إضافة الزنك إلى أسنان النمل فإن قوة صلابته، تزداد من صلابة البلاستيك إلى صلابة الألومنيوم، موضحًا أنه على الرغم من وجود مواد هندسية أصعب بكثير، إلا أنها غالبًا ما تكون أكثر هشاشة".

المصدر: Scientific Reports