Miért erősebb a pókselyem az acélnál, annak ellenére, hogy nagyon törékeny?

[hirdetés_1]

A pókselymet régóta a legtartósabb természetes anyagként ismerik. Vannak olyan pókfajok is, amelyek ötször erősebb selymet termelnek, mint az acél, mint például a barna reclusa pók. De az is felmerül, hogy miért olyan hihetetlenül tartós a törékenynek tűnő pókselyem. Ez a kérdés szintén foglalkoztatja a tudósokat , és csak a közelmúltban találták meg a választ.

A pókselyem nagyon erős, még az acéldrótnál is erősebb.

A pókselyem egyedi szerkezettel rendelkezik.

A pókselyem egy fehérjerost, amelyet a pókok termelnek és fonnak. Hálók készítésére használják, hogy zsákmányt fogjanak, vagy megvédjék petéiket és pókfiókáikat. Ezeknek a selyemrostoknak az erős szerkezete lehetővé teszi a pókok számára, hogy sokszor nagyobb zsákmányt fogjanak el.

A közelmúltban az egyesült államokbeli William and Mary Főiskola kutatói atomerő-mikroszkóppal vizsgálták a barna remetepókok által a petéik védelmére és a zsákmány elfogására létrehozott selyemszálak mikroszerkezetét. Felfedezték, hogy minden egyes pókselyemszál, amely vékonyabb, mint egy emberi hajszál, valójában több ezer különböző nanoszálból áll, amelyek átmérője mindössze 20 nm, hossza pedig körülbelül 1 μm.

Ezek a nanoszálak talán nem tűnnek hosszúnak, de eredeti méretük több mint 50-szeresére képesek nyúlni. Ez a szerkezet a pókselymet nagyon erőssé és szívóssá teszi, akár ötször nagyobb szilárdsággal és tartóssággal, mint egy azonos méretű acélrúd.

A pókselyem akár eredeti méretének 50-szeresére is nyúlhat.

Korábban a világ tudósai azt állították, hogy a pókselyem nanoszálakból készül, de erre nem volt szilárd bizonyíték, amíg ez a felfedezés meg nem jelent az ACS Macro Letters (USA) tudományos folyóiratban.

Ez azért van, mert a barna remetepók selyme nanorostokból áll, amelyek lapos elrendezésben helyezkednek el, nem pedig hengeres mintázatban, mint a legtöbb más pók. Ez megkönnyíti a tudósok számára az atomerő-mikroszkópos megfigyelésüket.

Ez kiegészíti a csapat 2017-es kutatását, amely bemutatta, hogyan erősítik meg a barna remetepókok a selyemfonalat egy speciális hurkolási technikával. Egy apró varrógéphez hasonlóan a barna remetepókok minden milliméternyi selyemhez körülbelül 20 nanoszálat szőnek, megerősítve a szálat, hogy az ne szakadjon el.

Egyetlen szál pókselymet "áldoznak fel" az összszerkezet fenntartása érdekében.

Molekuláris mechanikai szakértők különböző pókfajok, köztük az európai kerti pók (Araneus diadematus) és a hálószövő pók (Nephila clavipes) hálóit vizsgálták. A selyem molekuláris szintű tanulmányozásával rájöttek, hogy magyarázatot adhatnak a pókhálók erejére.

Dr. Buehler elmagyarázza, hogy az egyes selyemszálak „feláldozhatók” az általános szerkezet fenntartása érdekében. „Amikor egy selyemszálat húznak, a molekuláris szerkezete az erő növekedésével megnyúlik, így a rost is megnyúlik” – mondja.

A pókselyem csak akkor törik el, ha meg akarja őrizni teljes szerkezetét.

Ez a változás négy szakaszban megy végbe: először a teljes filament megnyúlik; majd egy relaxációs fázis következik, amelyben a fehérjék „kitekerednek”. Harmadszor, a filament egy merev fázison megy keresztül, amely a legnagyobb erőt nyeli el. A filament elszakadása előtti utolsó szakaszt Buehler egy darab szalag letépéséhez hasonlítja; a filament elszakadásához is nagy erő szükséges, mivel a fehérjéket ragadós hidrogénkötések tartják össze.

„A pókháló erőssége nemcsak a selyemszál erősségétől függ, hanem attól is, hogy a mechanikai tulajdonságai hogyan változnak húzáskor” – mondta Dr. Buehler.

Tuyet Anh (Forrás: Szintézis)

Hasznos
Érzelem
Alkotó
Egyedülálló
Harag