Đã là nửa đêm, mọi thứ đều yên ắng,
không gì ngoài tiếng đớp nhẹ nhàng của một chú tắc kè đang săn nhện.
Tắc kè có vẻ coi thường trọng lực, nó leo tường, treo lơ lửng trên trần nhà,
mà không cần chút móng vuốt, keo dán hay mạng nhện siêu dính nào.
Thay vào đó, chúng tận dụng một nguyên tắc đơn giản:
các điện cực trái dấu thì hút nhau.
Lực hút này giúp hợp chất gắn kết với nhau, ví dụ như muối ăn,
vốn được cấu thành từ những ion natri mang điện tích dương
dính với các ion clorua mang điện tích âm.
Nhưng bàn chân tắc kè không mang điện tích
và bề mặt mà chúng đi trên cũng vậy.
Vậy điều gì khiến chúng dính với nhau?
Câu trả lời nằm ở sự kết hợp thông minh của lực liên phân tử và kỹ thuật kết cấu.
Tất cả nguyên tố trong bảng tuần hoàn tương tác với electron
theo những cách khác nhau.
Các nguyên tố như oxy và flo rất muốn nhận thêm electron,
các nguyên tố như hydro và lithi lại không hút electron mạnh mẽ bằng.
"Lòng tham" electron tương đối của một nguyên tử gọi là độ âm điện.
Các electron luôn chuyển động xung quanh
và có thể dễ dàng rời đến nơi mà chúng mong muốn nhất.
Thế nên, khi có các nguyên tử với độ âm điện khác nhau trong cùng phân tử,
đám mây phân tử của electron
được kéo lại gần nguyên tử có độ âm điện lớn hơn.
Điều này tạo ra một điểm loãng trong đám mây electron,
nơi có cực dương từ hạt nhân nguyên tử chạy qua,
đồng thời, xuất hiện tập hợp các electron tích điện âm ở một nơi khác.
Thế nên, bản thân phân tử không mang điện,
nhưng lại có các mảng tích điện dương và âm.
Những điện tích dạng mảng này có thể thu hút các phân tử lân cận.
Xếp thành hàng, điểm cực dương của phân tử này
sẽ kề với điểm cực âm của phân tử khác.
Thậm chí, không cần phải có một nguyên tử có độ âm điện mạnh
để tạo ra những lực hấp dẫn này.
Các electron luôn luôn di chuyển,
đôi khi, chồng chất tạm thời tại một điểm.
Điểm tích điện thoáng qua ấy cũng đủ để hút phân tử lại gần nhau.
Tương tác giữa các phân tử không mang điện này
được gọi là lực van der Waals.
Chúng không mạnh bằng tương tác giữa các hạt tích điện,
nhưng sẽ gây tác động đáng kể nếu có số lượng vừa đủ.
Đây chính là bí mật của tắc kè.
Ngón chân của chúng được độn những lằn gợn linh hoạt,
bọc trong các cấu trúc giống như lông nhỏ xíu,
mảnh hơn rất nhiều so với tóc người, được gọi là tơ (seta).
Mỗi seta được bao bọc bởi những sợi nhỏ hơn, gọi là spatula.
Hình que nhỏ xíu này chính là thứ tắc kè cần:
bám dính và thả ra theo ý muốn.
Khi tắc kè mở những ngón chân linh hoạt trên trần nhà,
spatula được đưa vào góc độ hoàn hảo để tạo lực van der Waals.
Spatula được đè phẳng,
tạo nhiều bề mặt tiếp xúc giúp các miếng tích điện âm và dương
tìm các mảng trái dấu tương ứng trên trần nhà.
Mỗi spatula chỉ đóng góp một lực dính van der Waals rất nhỏ.
Nhưng một con tắc kè có khoảng 2 tỉ lực dính như vậy,
tạo tổng lực đủ để nâng đỡ trọng lượng của nó.
Thực tế, tắc kè có thể treo mình, đong đưa bằng một ngón duy nhất.
Tuy nhiên, lực siêu dính đó có thể bị phá vỡ,
chỉ bằng một thay đổi nhỏ về góc độ.
Vì thế, tắc kè có thể dễ dàng buông mình,
đuổi theo con mồi hay trốn chạy kẻ thù.
Chiến lược này, sử dụng khối sợi có hình dạng đặc biệt
để tối đa hóa lực van der Waals giữa các phân tử
đã truyền cảm hứng cho ngành vật liệu nhân tạo,
đang cố bắt chước khả năng bắt dính tuyệt vời của tắc kè.
Các phiên bản này, tuy vẫn chưa hoàn hảo như bản gốc,
cũng đủ giúp một người trưởng thành
trèo được 7,62 m trên tường kính.
Vì con mồi, giờ đây, cũng dùng lực van der Waals để bám lên trần nhà,
tắc kè quyết định thả mình và cuộc truy đuổi lại tiếp tục.