Cómo los geckos activan y desactivan su capacidad de adherirse
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| Fotografía por Rene Mensen |
La naturaleza está llena de escaladores, pero quizás ninguno sea más impresionante que el gecko.
Muchos de los pequeños reptiles son conocidos por tener dedos pegajosos que les permiten trepar paredes verticales, colgar de techos y agarrarse de superficies tan lisas como un vidrio, al estilo del Hombre Araña.
Pero la adherencia del gecko es tan impresionante que los científicos han estado trabajando por más de una década para replicarla con el fin darle usos humanos prácticos, como en cintas y pegantes.
Ahora, un nuevo estudio publicado en la revista Applied Physics ha descifrado parte de la complejidad de la forma como los geckos pueden activar y desactivar su adherencia.
Los científicos usaron modelos para mostrar que los gecko tokay, una especie nativa del sureste asiático, puede cambiar los ángulos de los pelos de sus dedos para hacerlos más o menos pegajosos.
Geometría natural
Mientras otras criaturas usan métodos como las secreciones o las garras para sujetarse de las superficies, el gecko utiliza un sistema complejo llamado “adhesión seca”.
Esto se debe a un fenómeno conocido como la fuerza de Van der Waals, la cual ocurre cuando los electrones en un átomo crean un campo magnético que estimula y atrae los electrones de un átomo cercano.
“Las fuerzas de van der Waals son las más débiles de las fuerzas interatómicas que hay”, dijo el coautor del estudio, P. Alex Greany, profesor de ingeniería mecánica de la Universidad Estatal de Oregón. “Es increíble que los geckos sean capaces de usar esta fuerza tan débil”.
Esto lo hacen tomando ventaja de la extraordinaria anatomía de sus dedos, los cuales tienen millones de pelos microscópicos llamados setas (setae) que de uno en uno se ramifican para formar miles de millones de diminutos puntos de contacto denominados espátulas.
Las espátulas permiten a los reptiles maximizar la cantidad de contacto con las superficies, esparciendo la carga de su peso y aumentando de manera exponencial la fuerza atractiva entre ellos y la superficie, dice Greany.
¿Pero cómo hace el gecko para despegarse de la superficie cuando quiere dar un paso? Greany y su equipo descubrieron que la clave está en los pelos angulares microscópicos de sus dedos.
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| Fotografía por Frank Vassen |
Con un modelo matemático, los científicos calcularon que un gecko puede simplemente cambiar el ángulo de sus setas para despegarse con facilidad de una superficie.
Es más, las setas no solamente son inclinadas, sino curvadas, lo que le permite al gecko almacenar una gran cantidad energía y cambiar de dirección con mucha rapidez, dijo Greany.
En efecto, las setas curvadas actúan como un “mecanismo de desprendimiento accionado por resorte”, según Kellar Autumn, profesor de biomecánica en el Lewis and Clark College en Portland, Oregón, quien no estaba involucrado en el estudio.
Autumn, cuyo equipo probó que los geckos usan la fuerza van der Waals en 2002, se refirió hacia el estudio como “un gran paso adelante en la teoría y la física subyacente” a la adherencia de los geckos.
“Lo que es asombroso es lo finamente balanceado y sintonizado que es este sistema completo”, agregó Greany. “Lo entendemos en un nivel, y a medida que aprendemos más y más sobre él, resulta que se está llevando a cabo una interacción muy sutil de las cosas”.
El ángulo oblicuo de las setas de los geckos combinado con su flexibilidad es la clave del proceso, según lo expresó Greany.
Tecnología Gecko
La nueva investigación ayudará a los científicos que trabajan en adhesivos reusables para pinzas o pies robóticos; piense en robots que pueden trepar paredes o sujetar cosas, dijo Greany.
Autumn está de acuerdo en que la tecnología inspirada en los geckos tiene aplicaciones que van desde lo futurístico, como robots ajustados para ambientes extremos y áreas de desastres, hasta lo mundano, como mantener unidos los componentes en los celulares del futuro.
Y con el futuro de la tecnología gecko viéndose brillante, quizás sea tiempo de darle algo de crédito a quien lo merece.
“Las nanoestructuras son una forma tan diferente de pegar cosas que no creo que los ingenieros hubieran inventado esto si los geckos no lo hubieran hecho primero” dijo Autumn.
