Los científicos revelan los secretos del superpoder de los dientes de hormiga

Para que la electrónica de consumo continúe en declive, los ingenieros deben construir dispositivos más pequeños pero mucho más potentes para usar en la fabricación de dispositivos. Un grupo espera obtener planos de la madre naturaleza mediante el estudio de algunas de las herramientas más pequeñas y resistentes que conocemos: los dientes de las hormigas.

Las tijeras para insectos en miniatura, delgadas hasta un mechón de cabello humano, pueden cortar hojas gruesas sin dañarlas. Todo tiene que ver con la disposición de los átomos de zinc en los dientes, lo que permite que las fuerzas se distribuyan uniformemente cada vez que la criatura se agrieta. Los científicos dicen que esta característica algún día podría aplicarse a dispositivos hechos por humanos.

«La distribución equilibrada es fundamentalmente un misterio», dijo Arun Devraj, científico jefe del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico del Departamento de Energía de Estados Unidos. Publicó un estudio sobre la estructura de los dientes de las hormigas Miércoles en Scientific Reports. Las cortadoras de hormigas pueden «morder la piel humana sin siquiera romperla; es difícil de manejar con los propios dientes».

Para que los investigadores del estudio lleguen al fondo de los secretos de la naturaleza y satisfagan la necesidad de la humanidad de dispositivos electrónicos portátiles, para que podamos consultar fácilmente nuestros canales de Twitter, primero se llevaron un pequeño trozo de diente. Las piezas están separadas. las hormigas tienen dos, o a veces incluso más, su mandíbula externa curvada o dientes en la mandíbula. Luego, el equipo recurrió a una técnica llamada tomografía con sonda atómica, que fotografía con precisión la ubicación de cada átomo en un objeto.

«El plan», dijo Devraj, «era utilizar esta tecnología para comprender realmente cómo se distribuye el zinc a los dientes de estas hormigas y cómo gana fuerza».

La tomografía con sonda nuclear funciona mediante análisis inverso. Básicamente, puede colocar un objeto en una cámara, luego evaporarlo lentamente, átomo por átomo, y recopilar datos sobre cada componente del detector. Con esta información, puede reconstruir el objeto como un modelo 3D, excepto que esta vez con átomos reconocibles.

Después de realizar estos pasos utilizando una «aguja» microscópica para la picadura de hormigas, el equipo descubrió que los átomos del diente, responsables de la naturaleza dolorosa de la picadura de la hormiga, estaban sorprendentemente distribuidos de manera uniforme, no en grupos.

Cada vez que una hormiga muerde algo, la fuerza se distribuye completamente entre sus dientes gracias a la distribución uniforme de los átomos de zinc. Esto explica por qué en realidad se necesita alrededor de un 10-20% de zinc para su alto contenido de dientes. Mejor aún, los científicos afirman que los animales usan alrededor del 60% o menos de la fuerza que necesitarían si sus dientes fueran similares a nuestros blancos nacarados relativamente frágiles con diferentes especies y distribuciones elementales.

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

Aplicar el concepto de átomos de zinc u otros elementos distribuidos uniformemente a dispositivos producidos por tecnología humana proporcionará un doble beneficio para nuestros futuros mini dispositivos. Serían más baratos porque cantidades más pequeñas requerirían componentes costosos y más fuertes. También serán más efectivos ya que se requerirá menos fuerza durante el uso.

Además, Devraj y sus colegas científicos desean continuar explorando formas de construir dispositivos tecnológicos compactos mediante el análisis de otras especies pequeñas con armas revolucionarias.

«Empezamos a buscar picaduras de escorpión y colmillos de araña, por ejemplo», dijo Devraj, «y muchos otros tipos de herramientas en miniatura para descubrir un pequeño arsenal de herramientas para insectos».