Los científicos revelan los secretos de la superfuerza del diente de hormiga

¿Las hormigas tienen dientes? ¿Y son superfuertes?

Getty / Gulfu

Para que la electrónica de consumo continúe reduciendo su tamaño, los ingenieros deben construir instrumentos diminutos pero extremadamente poderosos para usar en la construcción de dispositivos. Un grupo espera obtener planos de la madre naturaleza mediante el estudio de algunas de las herramientas más jóvenes y resistentes que conocemos: dientes de hormiga.

Más delgados que un cabello humano, los insectos roedores en miniatura pueden morder lo suficientemente fuerte como para cortar hojas resistentes sin sufrir daños. Todo tiene que ver con la disposición uniforme de los átomos de zinc en los dientes, lo que permite una distribución uniforme de la fuerza cada vez que las criaturas chocan contra algo. Esta funcionalidad, dicen los investigadores, puede que algún día se aplique a las herramientas creadas por el hombre.

“El secreto es básicamente tener una distribución uniforme”, dijo Arun Devaraj, investigador principal del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico del Departamento de Energía de EE. UU. Y autor de publicado un estudio sobre la composición de los dientes de hormiga Miércoles en la revista Scientific Reports. Las trituradoras de hormigas “pueden incluso cortar la piel humana sin romperse; incluso es difícil hacerlo con nuestros propios dientes”.

Para llegar al fondo de los secretos de la naturaleza y satisfacer la necesidad de la humanidad de dispositivos electrónicos portátiles, por supuesto, para que pudiéramos consultar fácilmente nuestros feeds de Twitter, los investigadores del estudio primero aislaron un pequeño trozo de un solo diente de hormiga. Las hormigas tienen dos, o a veces más, dientes en su mandíbula externa curvada, o mandíbula. Luego, el equipo recurrió a una técnica llamada tomografía con sonda atómica, que pinta con precisión una imagen de la ubicación de cada átomo en un objeto.

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“El plan”, dijo Devaraj, “era utilizar esta técnica para comprender realmente cómo se distribuye el zinc dentro de esos dientes de hormiga, y cómo eso conduce a la fuerza que obtiene”.

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Las mandíbulas de las hormigas tienen un poderoso mordisco, gracias a los átomos de zinc integrados.

Robert Schofield / Universidad de Oregon

La tomografía de sonda atómica funciona mediante análisis inverso. Básicamente, puede poner un elemento en una cámara y luego evaporarlo lentamente, átomo por átomo, y recopilar los datos de cada componente en un detector. Con esta información, puede reconstruir el objeto como un modelo 3D, excepto que esta vez con átomos identificables.

Después de seguir estos pasos con una ‘aguja’ microscópica para mordisquear hormigas, el equipo descubrió que los átomos de zinc en el diente, responsables de la naturaleza dolorosa y penetrante de las picaduras de hormigas, se distribuían sorprendentemente de manera uniforme en lugar de ‘en mechones’.

Cada vez que una hormiga muerde algo, la fuerza se distribuye uniformemente entre sus dientes debido a la dispersión uniforme de los átomos de zinc. Esto explica por qué solo se necesita alrededor del 10-20% de zinc para su potente material dental. Mejor aún, los investigadores dicen que los animales terminan usando alrededor del 60% o menos de la fuerza que necesitarían si sus dientes fueran los mismos que nuestros blancos nacarados relativamente débiles, que tienen diferentes tipos y distribuciones de elementos.

“Los químicos orgánicos e inorgánicos pueden trabajar juntos para sintetizar materiales realmente sólidos, inspirados en este tipo de materiales”, dijo Devaraj.

Aplicar el concepto de átomos distribuidos uniformemente (zinc u otros elementos) a los instrumentos que construyen la tecnología humana ofrecería a nuestras futuras miniherramientas una doble ventaja. Serían más baratos, ya que se requeriría una cantidad menor de componentes costosos y más fuertes. También serían más efectivos ya que se requeriría menos fuerza cuando estén en uso.

A continuación, Devaraj y otros investigadores buscan continuar encontrando formas de revolucionar la forma en que construimos dispositivos tecnológicos compactos mediante el análisis de otras especies diminutas que deambulan con armas poderosas.

“Ya comenzamos a buscar picaduras de escorpión, por ejemplo, y colmillos de araña”, dijo Devaraj, “y muchos otros tipos de herramientas en miniatura para descubrir el tipo de pequeños arsenales de insectos”.

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