Le regole dell’attrazione, ovvero: quando il geco scivola sul teflon
Uno degli esempi più eclatanti di come la natura pensi a (quasi) tutto, e ben prima che l’uomo arrivi a spiegarne (figuriamoci utilizzarne) i principii, è la capacità di alcuni animali – ragni, diversi insetti e gechi – di arrampicarsi su superfici verticali senza l’ausilio di alcuna sostanza adesiva. Esatto, Peter Parker ha sempre le mani asciutte e pulite quando si arrampica sui palazzi di New York, il che gli permette non solo di non restare mai imbottigliato nel traffico, ma di poter dolcemente carezzare il viso di Mary Jane senza farle la ceretta.
Quello che permette a certi animali di aderire alle più svariate superfici è la presenza di numerose e sottilissime setole che ricoprono le loro zampe. Il principio di adesione si basa sull’instaurazione di una particolare tipologia di forze, dette di Van der Waals, basate sull’attrazione elettrostatica tra due corpi, seppure neutri. Com’è possibile? Abbiamo già accennato al fatto che gli elettroni siano da soli responsabili di quasi tutte le proprietà dei materiali. In un atomo, il nucleo è circondato da una nuvola elettronica parzialmente flessibile (per usare un termine tecnico, polarizzabile) che può distorcersi in maniera del tutto reversibile e temporanea. Avete presente cosa succede alla pancia di Homer Simpson quando viene leggermente scossa*? Alle nuvole elettroniche succede lo stesso, e la temporanea distorsione della distribuzione elettronica produce un dipolo, ossia una piccola separazione di carica che a sua volta può interagire con – se non addirittura indurre – altri dipoli nella materia circostante. La forza risultante è molto debole, ma è intuitivo dedurre che se ognuna dei miliardi di setole sulle zampe del geco produce una forza attrattiva, per quanto debole, l’interazione risultante è tutt’altro che trascurabile. Pensate a quelle artiste circensi la cui chioma è in grado di reggere decine di chili: un singolo capello non regge pochi grammi, ma l’effetto complessivo è impressionante.
Le forze di Van der Waals hanno moltissimi altri riscontri nella vita quotidiana e nella tecnologia di cui potremo parlare in futuro, ma – un esempio su tutti – basti pensare che l’acqua è come la conosciamo proprio grazie ad esse.
Una curiosità: il teflon (sì, proprio quello delle padelle) è l’unico materiale attualmente conosciuto sul quale persino un geco scivola; questo accade perché gli atomi di cui il teflon è costituito, carbonio e fluoro, hanno delle nuvole elettroniche molto contratte che pertanto non si prestano ad essere polarizzate.
Chissà, forse il prossimo film di Spiderman vedrà Peter Parker alle prese con un grattacielo antiaderente!
*si ringrazia il giovane e promettente Fabri per l’ispirazione.
Tag:adesione, attrazione elettrostatica, dipoli, elettroni, geco, Mary Jane, peter parker, regole dell'attrazione, sostanza adesiva, spiderman, teflon, van der waals
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:D lo avevo gia’ visto in un documentario su discovery channel, addirittura hanno riprodotto le setole dei gechi, poi sono cosi’ carini ;-)
infatti, gli ingrandimenti dei polpastrelli di spiderman sono tratti da uno studio volto a produrre dei guanti adesivi per gli esseri umani: sara’ il futuro gadget dell’arrampicata sportiva? :D
C’entra poco forse, ma il teflon è uno dei miei materiali preferiti: ne sa veramente un sacco. Per esempio un coltello d’assalto/caccia ben spruzzato di teflon è facilmente in grado di penetrare il kevlar!
Una cosa che non so e che vorrei chiedere è: ma anche per le lucertole è così o lì c’è un meccanismo diverso? Cioè mi chiedo se aracnidi, insetti e rettili comunque condividono lo stesso meccanismo a “setole” o se comunque ci sono meccanismi diversi (che sarebbe divertente approfondire a corollario di questo articolo). Per esempio il geco mi sembra abbia un meccanismo “a ventose” giusto?
no: aracnidi, insetti e rettili in realta’ condividono lo stesso meccanismo a setole — che poi e’ il motivo per cui li ho citati tutti insieme in questo articolo.
adesso cerco di ritrovare l’articolo dal quale ho preso gli ingrandimenti dei polpastrelli di spiderman, che appunto mette a confronto ragni e gechi, e poi te lo linko :)
P.S. da scienziata dei materiali trovo interessantissima l’applicazione del teflon sui coltelli! grazie per lo spunto :) spero di indagare al piu presto
eccolo! http://chemlinks.beloit.edu/classes/nanotech/biomimetic/nanotoday3_5_35.pdf
divertiti ;)
Grazie mille!
Pensa te, non l’avrei mai detto. Avevo sempre pensato che i gechi “funzionassero” a ventose, mentre le lucertole a unghie!! -__-’
e’ un piccolo traguardo del blog, quello di contribuire con un frammento di conoscenza ^__^
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