Come sconfiggono la gravità i gechi? - Eleanor Nelsen

Guarda l'intera lezione: http://ed.ted.com/lessons/how-do-geckos-defy-gravity-eleanor-nelsen

I gechi non sono coperti di adesivi o ganci o ventose, eppure riescono a scalare pareti verticali e appendersi al soffitto senza fatica. Cosa succede? Eleanor Nelsen spiega come le fenomenali zampe del geco gli permettano di sconfiggere la gravità.

Lezione di Eleanor Nelsen, animazioni di Marie-Louise Højer Jensen.

È mezzanotte e tutto è tranquillo,

tranne che per il leggero rumore
di un geco a caccia di un ragno.

I gechi sembrano sfidare la gravità,

scalando superfici verticali,

e camminando su e giù senza artigli,

colle adesive o ragnatele superpotenti.

Invece, traggono vantaggio
da un semplice principio:

l'attrazione di cariche
positive e negative.

Questa attrazione unisce
composti, come il sale da cucina,

che è fatto di ioni di sodio positivi

attaccati a ioni negativi di cloruro.

Ma i piedi di un geco non hanno carica

e nemmeno le superfici
sulle quali cammina.

Allora, cosa li fa attaccare?

La risposta è nella combinazione
di forze intermolecolari

e ingegneria strutturale.

Tutti gli elementi nella tavola periodica
hanno diverse affinità con gli elettroni.

Elementi come l'ossigeno e il fluoro
vogliono fortemente elettroni,

mentre altri come l'idrogeno e il litio
non ne attraggono così fortemente.

L'avidità relativa di un atomo
per gli elettroni

si chiama elettronegatività.

Gli elettroni girano continuamente

e possono facilmente spostarsi
dove più sono voluti.

Così, quando ci sono atomi con diversa
elettronegatività nella stessa molecola,

la nube molecolare di elettroni

viene spinta verso l'atomo
più elettronegativo.

Questo crea un punto sottile
nella nube di elettroni

in cui la carica positiva
traspare dai nuclei atomici,

così come una nube di elettroni
caricata negativamente da un'altra parte.

Così la molecola stessa non è carica,

ma ha zone positive e negative.

Queste zone possono attirare
altre molecole.

Si metteranno in fila in modo
che le cariche positive

siano accanto
a quelle negative dall'altra parte.

Non c'è nemmeno bisogno
di un forte atomo elettronegativo

per creare queste forze d'attrazione.

Gli elettroni si muovono sempre,

e a volte si accumulano
temporaneamente in un punto.

Quel barlume di carica è sufficiente
per attrarre le molecole tra di loro.

Queste interazioni tra molecole neutre

sono dette forze di van der Waals.

Non sono così forti
come le interazioni tra particelle cariche,

ma se ne hai abbastanza,
si possono davvero accumulare.

Ecco il segreto del geco.

Le dita del geco sono imbottite
di artigli flessibili.

Queste creste sono coperte
da strutture piccole come capelli,

ancor più sottili di un capello umano,
chiamate setole.

E ciascuna setola è coperta
da setole ancora più piccole, le spatole.

La loro piccola forma a spatola è perfetta
per quello che il geco deve farci:

attaccarsi e staccarsi a comando.

Quando il geco dispiega
le sue dita flessibili sul soffitto,

le spatole colpiscono perfettamente
per poter usare la forza di van der Waals.

Le spatole si appiattiscono,

creando un'ampia superficie per i punti

positivi e negativi, che troveranno
punti complementari sul soffitto.

Ogni spatola contribuisce in minima parte
a quella vischiosità di van der Waals.

Ma un geco ne ha circa due miliardi,

che creano abbastanza potenza
da sostenere il suo peso.

In effetti, il geco potrebbe penzolare
da una sola delle sue dita.

Questa super vischiosità
può essere anche rotta,

cambiando l'angolo di pochissimo.

Così, il geco può spostare
il suo piede indietro,

correndo verso un pasto
o lontano da un predatore.

Questa strategia, di usare
una foresta di setole speciali

per massimizzare le forze
di van der Waals tra molecole ordinarie,

ha ispirato materiali fatti dall'uomo

creati per imitare
la meravigliosa abilità adesiva del geco.

Le versioni artificiali non sono ancora
così forti come le dita del geco,

ma sono abbastanza buone
da permettere ad un adulto

di scalare una parete
di vetro di quasi otto metri.

In realtà, la preda del geco
sta usando le forze di van der Waals

per attaccarsi al soffitto.

Così, il geco tira su le sue dita
e la caccia è di nuovo aperta.