How do geckos defy gravity? - Eleanor Nelsen

Translator: Ann Jing Reviewer: Nhu PHAM

Đã là nửa đêm, mọi thứ đều yên ắng,

It's midnight and all is still,

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

không gì ngoài tiếng đớp nhẹ nhàng của một chú tắc kè đang săn nhện.

Geckos seem to defy gravity,

Tắc kè có vẻ coi thường trọng lực, nó leo tường, treo lơ lửng trên trần nhà,

scaling vertical surfaces

and walking upside down without claws,

mà không cần chút móng vuốt, keo dán hay mạng nhện siêu dính nào.

adhesive glues or super-powered spiderwebs.

Thay vào đó, chúng tận dụng một nguyên tắc đơn giản:

Instead, they take advantage of a simple principle:

that positive and negative charges attract.

các điện cực trái dấu thì hút nhau.

Lực hút này giúp hợp chất gắn kết với nhau, ví dụ như muối ăn,

That attraction binds together compounds, like table salt,

which is made of positively charged sodium ions

vốn được cấu thành từ những ion natri mang điện tích dương

stuck to negatively charged chloride ions.

dính với các ion clorua mang điện tích âm.

Nhưng bàn chân tắc kè không mang điện tích

But a gecko's feet aren't charged

and neither are the surfaces they're walking on.

và bề mặt mà chúng đi trên cũng vậy.

So, what makes them stick?

Vậy điều gì khiến chúng dính với nhau?

The answer lies in a clever combination of intermolecular forces

Câu trả lời nằm ở sự kết hợp thông minh của lực liên phân tử và kỹ thuật kết cấu.

and stuctural engineering.

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

Tất cả nguyên tố trong bảng tuần hoàn tương tác với electron

theo những cách khác nhau.

Elements like oxygen and fluorine really, really want electrons,

Các nguyên tố như oxy và flo rất muốn nhận thêm electron,

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

các nguyên tố như hydro và lithi lại không hút electron mạnh mẽ bằng.

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

"Lòng tham" electron tương đối của một nguyên tử gọi là độ âm điện.

Electrons are moving around all the time

Các electron luôn chuyển động xung quanh

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

và có thể dễ dàng rời đến nơi mà chúng mong muốn nhất.

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

Thế nên, khi có các nguyên tử với độ âm điện khác nhau trong cùng phân tử,

the molecules cloud of electrons

đám mây phân tử của electron

gets pulled towards the more electronegative atom.

được kéo lại gần nguyên tử có độ âm điện lớn hơn.

Điều này tạo ra một điểm loãng trong đám mây electron,

That creates a thin spot in the electron cloud

where positive charge from the atomic nuclei shines through,

nơi có cực dương từ hạt nhân nguyên tử chạy qua,

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

đồng thời, xuất hiện tập hợp các electron tích điện âm ở một nơi khác.

So the molecule itself isn't charged,

Thế nên, bản thân phân tử không mang điện,

but it does have positively and negatively charged patches.

nhưng lại có các mảng tích điện dương và âm.

These patchy charges can attract neighboring molecules to each other.

Những điện tích dạng mảng này có thể thu hút các phân tử lân cận.

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

Xếp thành hàng, điểm cực dương của phân tử này

are next to the negative spots on the other.

sẽ kề với điểm cực âm của phân tử khác.

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

Thậm chí, không cần phải có một nguyên tử có độ âm điện mạnh

to create these attractive forces.

để tạo ra những lực hấp dẫn này.

Electrons are always on the move,

Các electron luôn luôn di chuyển,

and sometimes they pile up temporarily in one spot.

đôi khi, chồng chất tạm thời tại một điểm.

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

Điểm tích điện thoáng qua ấy cũng đủ để hút phân tử lại gần nhau.

Such interactions between uncharged molecules

Tương tác giữa các phân tử không mang điện này

are called van der Waals forces.

được gọi là lực van der Waals.

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

Chúng không mạnh bằng tương tác giữa các hạt tích điện,

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

nhưng sẽ gây tác động đáng kể nếu có số lượng vừa đủ.

That's the gecko's secret.

Đây chính là bí mật của tắc kè.

Ngón chân của chúng được độn những lằn gợn linh hoạt,

Gecko toes are padded with flexible ridges.

Those ridges are covered in tiny hair-like structures,

bọc trong các cấu trúc giống như lông nhỏ xíu,

much thinner than human hair, called setae.

mảnh hơn rất nhiều so với tóc người, được gọi là tơ (seta).

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

Mỗi seta được bao bọc bởi những sợi nhỏ hơn, gọi là spatula.

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

Hình que nhỏ xíu này chính là thứ tắc kè cần:

stick and release on command.

bám dính và thả ra theo ý muốn.

When the gecko unfurls its flexible toes onto the ceiling,

Khi tắc kè mở những ngón chân linh hoạt trên trần nhà,

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

spatula được đưa vào góc độ hoàn hảo để tạo lực van der Waals.

The spatulae flatten,

Spatula được đè phẳng,

creating lots of surface area for their positively

tạo nhiều bề mặt tiếp xúc giúp các miếng tích điện âm và dương

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

tìm các mảng trái dấu tương ứng trên trần nhà.

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

Mỗi spatula chỉ đóng góp một lực dính van der Waals rất nhỏ.

But a gecko has about two billion of them,

Nhưng một con tắc kè có khoảng 2 tỉ lực dính như vậy,

creating enough combined force to support its weight.

tạo tổng lực đủ để nâng đỡ trọng lượng của nó.

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

Thực tế, tắc kè có thể treo mình, đong đưa bằng một ngón duy nhất.

That super stickiness can be broken, though,

Tuy nhiên, lực siêu dính đó có thể bị phá vỡ,

by changing the angle just a little bit.

chỉ bằng một thay đổi nhỏ về góc độ.

So, the gecko can peel its foot back off,

Vì thế, tắc kè có thể dễ dàng buông mình,

scurrying towards a meal or away from a predator.

đuổi theo con mồi hay trốn chạy kẻ thù.

This strategy, using a forest of specially shaped bristles

Chiến lược này, sử dụng khối sợi có hình dạng đặc biệt

to maximize the van der Waals forces between ordinary molecules

để tối đa hóa lực van der Waals giữa các phân tử

has inspired man-made materials

đã truyền cảm hứng cho ngành vật liệu nhân tạo,

designed to imitate the gecko's amazing adhesive ability.

đang cố bắt chước khả năng bắt dính tuyệt vời của tắc kè.

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

Các phiên bản này, tuy vẫn chưa hoàn hảo như bản gốc,

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

cũng đủ giúp một người trưởng thành

to climb 25 feet up a glass wall.

trèo được 7,62 m trên tường kính.

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

Vì con mồi, giờ đây, cũng dùng lực van der Waals để bám lên trần nhà,

to stick to the ceiling.

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

tắc kè quyết định thả mình và cuộc truy đuổi lại tiếp tục.