
图片来源:Austin M Garner
几十年来,壁虎一直吸引着我们的想象力,因为它们天生就能爬上垂直的表面,甚至倒挂在天花板上。大约20年前,人们就指出了弱范德华相互作用(吸引中性分子相互作用的相对较弱的力)在实现这种在垂直表面上行走的非凡能力中的作用。这种微小的毛发状结构用于创造亲密接触,以增加范德华相互作用,为机器人和制造业等许多领域的应用提供了新的粘合剂。
最近的工作,“壁虎粘附中酸碱相互作用的直接证据”,解决了自发现控制粘附的范德华力以来难以解释的令人困惑的证据。例如,壁虎在干净的玻璃表面上粘得更牢,有时会导致它们的刚毛受损。此外,壁虎会留下一点脂质残留物。脂类是类脂肪的有机分子,有一个长长的非极性尾部和一个极性头基。

用表面敏感光谱技术研究与蓝宝石衬底接触的脚趾脱落示意图
研究人员Saranshu Singla, Dharamdeep Jain, Chelsea Zoltowski, Sriharsha Voleti, Alyssa Stark, Peter Niewiarowski和Ali Dhinojwala已经证明,将壁虎固定在玻璃状表面的不仅仅是范德华相互作用。特别的是,他们使用一种对接触界面的化学结构敏感的工具,将壁虎脚趾与蓝宝石衬底接触,直接测量了这些相互作用。它们提供了直接证据,证明极性脂质基团和蓝宝石基底之间存在氢键,改变了我们对刚毛外表面脂质组织和壁虎粘附的看法。通过去除趾棚上的脂质层,他们发现脂质在防止脱落过程中对刚毛的磨损和损伤方面起着重要作用,从而使壁虎能够在几个月的时间里重复使用它们的刚毛。
这项工作有助于解决解释壁虎粘附的一些基本问题,并将激发设计更强的粘合剂的新方法,这些粘合剂还可以用于粘合剂绷带、个性化医疗保健的皮肤传感器以及拾取和丢弃应用。