Байгаль дахь наноэффект: гайхамшигт бяцхан савар

            “Урт нь 8-аас 30 см. Толгой нь нилээд өргөн бөгөөд ихэд навтгар, зовхигүй, нарийн завсар мэт хүүхэн хараа бүхий нүдтэй, хүзүү богинохон, бие нь тарган ба навтгар, сүүл нь дундаж урттай, ихэнх хэсгээрээ нилээд хэврэг. Бие нь жижиг товруу ба мөхлөгт хайрсан бүрхүүлтэй. Хуучин ба шинэ тивийн дулаан орнуудад байдаг...” Энэ бол эртнээс эрдэмтдийн анхаарлыг татаж ирсэн, хаана ч яаж ч авирах хосгүй чадвартай, гэм хоргүй гоёмсог бяцхан гүрвэл болох-гекконы тухай өгүүлж буй хэрэг.       

 16-р зураг. Геккон

Геккон зөвхөн эгц ханаар авираад зогсохгүй, тааз буюу цонхны шилээр ч мөн тийм байдлаар төвөггүй явдаг. Удаан хугацааны туршид эрдэмтэд геккон бүр гөлгөр босоо ханаар унахгүйгээр, гулсахгүйгээр гүйдэгийг ойлгож чадахгүй байв. Байгалийн энэ үзэгдлийг тайлбарлахыг олонтаа оролдсон байдаг. Анхандаа амьтны саварт байдаг хосгүй соруурт бүх нууц нь оршдог гэж үзэж байв. Гэвч гекконы савар дээр гүрвэлийг сайтар барьцалдуулдаг сорууртай төстэй зүйл юу ч байдаггүй болохыг тайлбарласан. Гекконы эмгэн хумс янз бүрийн юманд зууралдан наалдамтгай шингэний тусламтайгаар шилний гадаргуу дээгүүр гүйдэг гэсэн таамаглал ч зөвтөөгүй. Наалдамтгай шингэний тохиолдолд шилэн дээр түүний савраас мөр үлдэх байсан; түүгээр ч барахгүй тийм шингэн ялгаруулах ямар ч булчирхай гекконы сарвуунд илрээгүй.

            Энэ үзэгдлийн тайлал олон нийтийг үнэхээр гайхуулсан. Учир нь бяцхан геккон  эцсийн эцэст хөдөлгөөнийхөө үед молекул физикийн хуулиудыг ашигладаг ажээ! Эрдэмтэд гекконы саврыг микроскопоор анхааралтай судалсан. Тэр саврыг хүний үснээс арав дахин бага диаметртэй нарийнхан ширхэгт үсээр бүрхэгдсэн гэж тайлбарласан. Үс болгоны үзүүр дээр сантиметрийг хоёр зуун сая хуваасны хувьтай тэнцэх хэмжээтэй мянга мянган өчүүхэн дэр оршдог. Тэр дэр дороосоо ялтсан эдээр хучигддаг, томруулж өсгөхөд ялтас тус бүр зуу зуун мянган нимгэн үс хэлбэрийн хялгасаар бүрхэгдсэн байх нь харагддаг. Цаашлаад хялгас нь тус бүр нь 200 нм диаметртэй зуу зуун хүрз хэлбэрийн үзүүрүүдэд хуваагддаг.

            Ийм олон зуун сая үсэнцрүүд өчүүхэн гадаргуугийн өө сэвийг тээглүүлэх боломжтой болгодог. Бидний үзлээр, бүр гөлгөр шил гекконд хангалттай тээглэх боломж өгдөг. Энд Ван-дер-Ваальсийн хүчнүүд буюу, өөрөөр хэлбэл, молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч үйлчилдэг байна. Ван-дер-Ваальсийн онол квант механикт суурилдаг. Бодисын молекулууд бага зайд түлхэлцдэг, харин их зайд таталцдаг (АХМ-ийн үндсэн ажиллагаанд ашигласан тэр зарчмаар).

            Геккон гадаргуу дээр савраа буулгах үед нанохялгасийн төгсгөлүүд дээрх хүрзнүүд  босоо хана буюу тааз руу нэн нягт буудаг. Ингэснээр сарвуу хана, таазанд наалдсанаас ялгаагүй болдог. Гэвч геккон арай төдий булчингаа чангалах ба савраа татахад Ван-дер-Ваальсийн хүч алга болж, савар нь гадаргуугаас хялбархан салдаг!

17-р зураг. Гекконы саврын өсгөсөн дүрс    

            Ван-дер-Ваальсийн хүч маш бага, гэсэн ч гекконы хуруун дээрх үснүүдийн байрлал гүрвэлийг тогтоож чадах хангалттай том гадаргуугийн харилцан үйлчлэлийг бий болгох боломж өгдөг. Жишээ нь, гүрвэл өөрийн саврын таван хурууны зөвхөн нэгээр буюу сүүлний үзүүрийн тусламжтайгаар таазаар явж чаддаг. Энэ бүгд судлаачдыг хийсэн нээлтийг ашиглах оролдлого руу өдөөсөн юм. Америкийн iRobot компанийн ажилчид аквариумийн ханаар дээшээ хөдөлдөг роботыг зохион бүтээсэн. Цаашдаа түүнийг зохиомол үсээр хангах, шахалтыг хүчийг нэмэгдүүлэхээр төлөвлөж байна. Хэрвээ роботод гекконийн сүүлийг бэхэлж чадвал тэр хурц ирмэгүүдээр гүйх боломжтой болно. Хэрвээ гүрвэл төстэй роботуудыг бүтээх туршилтууд амжилттай болбол эдгээр механизмыг өндөр барилгын цонхыг угаахаас авахуулаад тэртээх   гаригийн тоост жимээр аялах хүртэлх хамгийн элдэв янзын салбарт ашиглах боломжтой. Энэхүү зарчмыг дахин ашиглах боломжтой, цаашилбал вакуумд ч ашиглах боломжтой скотч төстэй наалдамхай туузыг бэлтгэх үндэс болгож болно (ердийн скотч сансарт ажилладаггүй). Цахилгаан статикийн үндсэн дээр өндөр адгез (наалдамтгай)-ийг хангах ёстой өргөн цараатай үзүүлэлт бүхий “хуурай цавуу” гэж нэрлэгдэх шинэ үеийн туузыг боловсруулахыг зорьж байна.

            Босоо ханан дээр хүнийг бат барьдаг гутал ба бээлийг бүтээж болно. Тэдгээр нь зөвхөн уулчид ба угсрагч нарын төдийгүй, бусад үлдсэн хүмүүсийн ч аж амьдралыг хөнгөвчлөх нь магад.