How do geckos defy gravity? - Eleanor Nelsen

ヤモリはどうやって重力に逆うのか? ― エレノア・ネルセン

翻訳: Tomoyuki Suzuki 校正: Masako Kigami

It's midnight and all is still,

今は真夜中 すべてが静まり返っています

except for the soft skittering of a gecko hunting a spider.

でもヤモリだけはクモを探して 軽やかに這い回っています

Geckos seem to defy gravity,

ヤモリは重力に逆らっているようです

scaling vertical surfaces

垂直の壁をよじ登り

and walking upside down without claws,

爪もないのに 上下逆さに歩いています

adhesive glues or super-powered spiderwebs.

接着剤や超強力なクモの巣だって ありません

Instead, they take advantage of a simple principle:

でも 正の電荷と負の電荷が 引き合うという

that positive and negative charges attract.

単純な原理を利用しているのです

That attraction binds together compounds, like table salt,

この引力は化合物を結びつける力です たとえば食塩では

which is made of positively charged sodium ions

正の電荷を持ったナトリウムイオンと

stuck to negatively charged chloride ions.

負の電荷を持った塩素イオンが くっついています

But a gecko's feet aren't charged

でもヤモリの足も ヤモリが歩く表面も

and neither are the surfaces they're walking on.

電気を帯びていません

So, what makes them stick?

では どうやって くっついているのでしょう？

The answer lies in a clever combination of intermolecular forces

その答えは 分子間力と構造工学の

and stuctural engineering.

巧みな組み合わせにあります

All the elements in the periodic table have a different affinity for electrons.

周期表に載っている全ての元素は 電子に対する異なる親和力を持っています

Elements like oxygen and fluorine really, really want electrons,

酸素やフッ素のような元素は 電子をとても欲しがっています

while elements like hydrogen and lithium don't attract them as strongly.

一方 水素やリチウムなどの元素は 電子を強く求めてはいません

An atom's relative greed for electrons is called its electronegativity.

原子が電子を求める相対的な強さを 電気陰性度といいます

Electrons are moving around all the time

電子は始終動き回っていますが

and can easily relocate to wherever they're wanted most.

もっとも強く求められるところに 落ち着きやすいのです

So when there are atoms with different electronegativities in the same molecule,

同じ分子の中に 異なる電気陰性度をもった原子があると

the molecules cloud of electrons

分子を取り巻く電子雲は

gets pulled towards the more electronegative atom.

より電気陰性度が高い原子に 引き込まれていきます

That creates a thin spot in the electron cloud

すると電子雲が薄くなって

where positive charge from the atomic nuclei shines through,

原子核の正の電荷が 露わになる場所と

as well as a negatively charged lump of electrons somewhere else.

一方で 負の電荷をもった 電子の塊となる場所ができます

So the molecule itself isn't charged,

ですから分子全体としては 電荷を帯びていません

but it does have positively and negatively charged patches.

でも正や負の電荷を帯びた部分があります

These patchy charges can attract neighboring molecules to each other.

この様に電気を帯びた部分が 隣の分子と引き合います

They'll line up so that the positive spots on one

正の電荷をもった部分が 負の電荷をもった部分と

are next to the negative spots on the other.

隣同士になって 一列に並んでいきます

There doesn't even have to be a strongly electronegative atom

このような引力をもつのに

to create these attractive forces.

強い電気陰性度をもった原子は 必要ありません

Electrons are always on the move,

電子はいつでも動いていて

and sometimes they pile up temporarily in one spot.

時には一か所に集まることがあります

That flicker of charge is enough to attract molecules to each other.

このような電荷の揺れがあれば 分子同士を結び付けるのに十分です

Such interactions between uncharged molecules

電荷をもたない分子同士の 相互作用は

are called van der Waals forces.

ファンデルワールス力と呼ばれます

They're not as strong as the interactions between charged particles,

これは電荷をもった粒子同士の 作用ほどには強くありませんが

but if you have enough of them, they can really add up.

十分な数があれば かなりの力になります

That's the gecko's secret.

ここにヤモリの秘密があります

Gecko toes are padded with flexible ridges.

ヤモリの足には 柔軟性のある突起があります

Those ridges are covered in tiny hair-like structures,

この突起はシーティ(繊毛)という 人間の髪の毛よりもずっと細い

much thinner than human hair, called setae.

微小な毛のような組織で 覆われています

And each of the setae is covered in even tinier bristles called spatulae.

各シーティはスパチュラと呼ばれる もっと小さな毛で覆われています

Their tiny spatula-like shape is perfect for what the gecko needs them to do:

この微小なスパチュラの形こそが ヤモリが意のままに

stick and release on command.

くっついたり離れたりするために 必要とするものです

When the gecko unfurls its flexible toes onto the ceiling,

ヤモリがそのしなやかな足を 天井に広げると

the spatulae hit at the perfect angle for the van der Waals force to engage.

スパチュラがファンデルワールス力を 作用させるのに完璧な角度で接触します

The spatulae flatten,

スパチュラが平たくなって

creating lots of surface area for their positively

接触する面積を広く作りだし

and negatively charged patches to find complimentary patches on the ceiling.

正と負に帯電した部分が 天井側の帯電部分とマッチします

Each spatula only contributes a minuscule amount of that van der Waals stickiness.

個々のスパチュラに働く粘着力は 僅かなファンデルワールス力ですが

But a gecko has about two billion of them,

ヤモリには これが約20億個もあり

creating enough combined force to support its weight.

自重を支えるのに 十分な力となります

In fact, the whole gecko could dangle from a single one of its toes.

実際 ヤモリは足一本でも ぶら下がることができます

That super stickiness can be broken, though,

この超粘着性も

by changing the angle just a little bit.

角度をほんの少し変えるだけで 解消されます

So, the gecko can peel its foot back off,

こうやってヤモリは 自分の足を壁からはがしていき

scurrying towards a meal or away from a predator.

餌を目指したり 敵から逃げるために 小走りに動くことができます

This strategy, using a forest of specially shaped bristles

特別な形をした毛によって

to maximize the van der Waals forces between ordinary molecules

普通の分子間のファンデルワールス力を 最大化するという方法は

has inspired man-made materials

ヤモリの見事な粘着能力を模倣する

designed to imitate the gecko's amazing adhesive ability.

人工材料を作るヒントとなりました

Artificial versions aren't as strong as gecko toes quite yet,

人間が作ったものは まだヤモリには粘着力には及びませんが

but they're good enough to allow a full-grown man

成人がガラスの壁を

to climb 25 feet up a glass wall.

８メートルほど登るのに十分です

In fact, our gecko's prey is also using van der Waals forces

実際のところ ヤモリの獲物だって 壁に張り付くのに

to stick to the ceiling.

ファンデルワールス力を利用しています

So, the gecko peels up its toes and the chase is back on.

だからヤモリは足を壁からはがして 追っかけて行きますよ