[スポンサーリンク]

一般的な話題

ヤモリの足のはなし ~吸盤ではない~

ヤモリの足の概観 キモイですねー(画像出典はこちら

 以前から注目していた研究成果を展開致します

Tshozoです。窓際は暑い季節になりました。

さて、ヤモリ。筆者の実家に戻ると、夜、光で明るい窓にペッタリひっつきながら昆虫類を食べているのをよく目にします。今回は一つの窓で違う個体が3匹くらい居ました。

gecko_06.pngこんな感じでした

 窓はガラスです。ツルツル。普通のイメージだと、吸盤かなんかで吸い付いて登ってることを想像するでしょうが、実は違います。ヤモリの足の表面には吸盤はありません。「毛」があるだけなのです。

gecko_08.png

ヤモリの足の先端部分の構造 こちらより筆者が改編して引用 → 

 上の写真のように「繊毛(Seta, 又はSetalと言うようです)」がワラワラと一杯生えており、吸盤らしき構造は全く見当たりません。さらに繊毛の先はもっと細かく、1um以下のサイズの箒が多数生えているようになっています。どうしてこういう構造で自分の体を支えられるのでしょうか。

 

gecko_05.png

天井とかもスルスルいけます

 それを探るためにカリフォルニア工科大学、ハーバード大、マサチューセッツ大アーマスト校等の一流大学が現在も活発に研究活動を行っています。今回はその研究動向をザックリとお話しできればと思います。お付き合いください。

まず、素朴な質問から。

 

①なんでくっつくのか?

ネタを先にばらしますと「実はまだよくわかってない」のです。色々な研究機関でAFMを用い測定を行ったケースや、モデルSetaeを作ったりしたケースで調べられてはいるものの、明確な結論が出ているわけではなさそうです。ただその中でもかなり先行しているLewis and Clark UniversityのKeller Autumn教授(原論文→ )の初歩的なモデル計算によると、

gecko_14.pngこちらより引用 → 

 という形で全Fという接着力(垂直方向)が表現されるようで、RはSetaの接触部先端半径、γはカベ側が持っている表面張力、NがそのSetaの本数、ということで決まるとしています。もちろんここから更に色々検討は進んでおり、上記のようなモデルに加えてナノサイズの世界で何かおかしなことが起こってるんではないかという研究結果も出ているようです。もちろんくっつき方や引っ張り方によってもかなり変わり、このモデルをどう作るかも重要かつ大きな研究テーマになっています。

ともかく、イメージはこれ↓。子供の頃にチャンピ〇ンとチャンピ〇ンでこういうふうに遊んだ方も居るかと思います。

gecko_09.png「雑誌をパラパラ重ねると引っ張っても取れない」、ヤモリが活かしている支持力のイメージ例
厳密には違いますが、ミクロン/サブミクロンレベルで同じようなことが起こっているようです

 さらに色々見ていくと

◆「湿気の影響が大きい」 → 
◆「リンパ腺が無いはずなのにヤモリの足跡から脂質が発見された」 → 
◆「かなり硬い物質(β-ケラチンというヤング率の高い物質)で出来ているのになんでかくっついてる」 → 

などの新たな知見も出てきており、未だその秘密が明らかになったとは言い難いでしょう。特に上記2番目の「脂質っぽいのがなんか付いてる(出てる?)」というのは個人的にはなかなか驚きで、人間のように皮脂のようなものをペタペタ出しながらくっついているのか、と思うと胸が熱くなります。

gecko_15.pngヤモリの足から出てる「何か」 引用 → 

gecko_16.pngNALDIによる「何か」の推定分子構造
なんでまたこんなものが、と思いますよね 
引用同上 → 

 ②人間がマネできるの?

できます。たとえばこれ↓。「グローバル・ニッチ・トップ」のスローガンで有名な日東電工殿は、2009年前後から本件による「接着剤によらない接着」という切り口で、大阪大学 中山教授との共研により、垂直配向カーボンナノチューブを用いた「ゲッコーテープ」というものを作っています。

 

gecko_17.pngたった1cm^2の垂直配向CNTで500mlペットボトルを支える 日東電工殿技報より引用 → 

 また、PNASに掲載されていました韓国ソウル大の研究成果であるコレ↓の凄いこと!ポリウレタンとナノインプリンティング技術を組み合わせて作ったようですが →  先端部までかなり忠実に再現されており驚愕でした。まさにバイオミメティクスとはこういうことを言うんではないでしょうか。

gecko_18.png上述のSetae先端部と非常にそっくり 引用 → 

 で、どこまで吊り下げられるのか。上の理論式に基づけば、Setaの本数が多ければ多いほど、重いモノでも吊れるはず。ということで300ポンド(≒140kg)まで吊り下げた例がこちら↓。しかもこれ繰り返し付け外しが出来る! 技術の進化というのはすごいもんですな。

gecko_19.png約100cm^2でガラス板に140kgの重りをぶら下げる!
Prof. Crosby 教授(マサチューセッツ大 アーマスト校) 引用 → 
 論文はこちら → ● 

 ③今後どうなるの?

応用開発が既にいろいろなところで進んでおり、実はこんなものがもう出来てます(引用:Stanford大による「Stickybot Project」 → ) (動画 → ) このロボット、買えるみたいですね。

gecko_14.jpg また、「スパイ〇ーマン」を人間の手で作ろうぜ、というプロジェクトもあり、その一部にも練り込まれています → 

これらの成果が材料の進化により市販化、現実のものとなれば、漫画「グラップラー刃牙」に出てきた「柳 龍光」氏(→ )のように、手の平で真空状態を作らずに、人間が垂直な窓ガラスを上に登っていける可能性があるわけです。その可能性だけでも筆者は心躍る次第です。それにこれ →  を組み合わせれば、人間ムササビの出来上がりですよ! 是非、この材料の進化に皆様の研究力を活かして頂きたいと感じております。

gecko_15.jpg

「Birdman」プロジェクト 死ぬまでに1度はやってみたいです

 この他、先に紹介した日東電工殿では、真空だろうが超低温だろうが高温だろうがこの構造体による接着性が比較的維持されること、またVOCが極めて少ないことに注目し、高精度の分析機器内への適用を目指して研究を継続しているようです → 。こうした思いがけない方向への活用も非常に楽しみなところです。

こういう楽しさを追求することが科学の本来の由来であるはず。権力の道具としての科学、ということは繰り返し述べていますが、科学の本質にはそれ以外にも「知的欲求に基づいた絶対智」が存在し、それが継承され更なる楽しさを産み出すものだ、ということを信じるものであります。

ということで今回はこんなところで。

 

(蛇足1)こうした研究が既に多く軍事系のサイトで紹介されてるあたりは人間の業として救いがたいものも感じますが・・・(例のキモい軍用犬ロボットで有名な「Boston Dynamics」が開発しています→ )。ま、結局はニンゲンのやることですし、技術は包丁と同じで使い方次第というわけですよね。

(蛇足2)今回調べたときに分かったのですが、ヤモリだけでなくハエなどの虫も同じような構造を足に持っているようです。誰に教えられたわけでもないのに・・・本当に生物というのは不思議なもんです。

gecko_11.pngこちらより引用 → 

参考文献

  • “Gecko Feet: Natural Attachment Systemsfor Smart Adhesion” Bharat Bhushan ・ Robert A. Sayer → 
  • “Gecko-Inspired Polymer Adhesives” Yi?it Menguc and Metin Sitti → 
  • “Direct evidence of phospholipids in gecko footprints and spatula-substrate contact interface detected using surface-sensitive spectroscopy” Peter H. Niewiarowski and Ali Dhinojwala et Al, → 
  • “Properties, Principles, and Parameters of the Gecko Adhesive System”, Kellar Autumn → 
  • “A nontransferring dry adhesive with hierarchical polymer nanohairs” PNAS, 2009,  vol.106  no.14  5639-5644 → 
  • “日東電工技報90号 – 2009年 vol.47” → 
  • Biomimetics: Looking Beyond Fibrillar Features to Scale Gecko-Like AdhesionAdvanced Materials. Volume 24, Issue 8, pages 1078-1083 及び 
  • “Evidence for van der Waals adhesion in gecko setae” PNAS, 2003,? vol. 100,? no. 19, 10603-10606 → 
The following two tabs change content below.
Tshozo

Tshozo

化学のチカラが世界を変える、と信じるとあるメーカ勤務の開発さん。元々の専門は電気なんですけど。 クラウジウスとかファントホッフの名前に反応する珍種がいたらそれは私です。

関連記事

  1. 最近の有機化学注目論文1
  2. 超分子ポリマーを精密につくる
  3. 単結合を極める
  4. 合成化学の”バイブル”を手に入れよう
  5. 第94回日本化学会付設展示会ケムステキャンペーン!Part I
  6. 博士号とは何だったのか - 早稲田ディプロマミル事件?
  7. 超若手科学者の発表会、サイエンス・インカレの優秀者インタビュー
  8. ここまで来たか、科学技術

コメント

  • トラックバックは利用できません。

  • コメント (73)

  1. 日東電工のゲッコーテープに関するpdf http://www.nitto.com/jp/ja/others/press/2010/file/2009_90_11.pdf

  2. ロボット欲しい〜

  3. ヤモリがいつも気になる

  4. ヤモリは天才である!

  5. ファンデルワールス力がどうたらと昔習った気がする

  6. すでに軍事応用が始まっていることに驚く。

  7. 今実家に帰っているが、子供の頃ヤモリがガラスに来て明かりに寄って来た蛾や羽虫を捕食するのを見てるのが好きだった

  8. タモリは天才である(?)

  9. ファンデルワールス力の凄さよ…!

  10. 表面積を増やしたファンデルワールス力では。ヤモリの足のすごいのは微小繊毛の生え方に方向性があって、ある方向には強く付着するけど別ベクトルの力で簡単に外れることかなと。だから高速に移動出来る。

  11. すごいいい。そして●にリンク張るの斬新・・って思ったけどアカデミックの世界では普通?

  12. 生物がもつ巧妙な仕掛けには、いつもながら引き込まれる。

  13. 理屈が不明でも真似が出来るところがスゴイ。

  14. 「完全にはよくわかっていない」けど、工学的にはなんとなく真似できるのが面白いなぁ。

  15. きもくねーだろ、くそが。

  16. すげー、ゲッコーテープすげー。そういえばこの間火事があったときちょうどヤモリの足の裏の撮影が出来たんだ。

  17. ファンデルワールス力が働くまで先端が細く分岐してる、と説明されてたと記憶するが詳細はまだ未解決だったのか

  18. さまざまなヤモリの足裏風技術

  19. へー、吸盤じゃなくて毛だってのは知ってたけど、面白いですな。 / ヤモリの足のはなし ~吸盤ではない~

  20. 「実はまだよくわかってない」ヤモリさんすげえ

  21. "まず、素朴な質問から。①なんでくっつくのか?ネタを先にばらしますと「実はまだよくわかってない」のです。"

  22. よく「ファンデルワールス力ですよ」と説明されてた気がするけど、まだ原理が未解明だったとは。でも生体模倣(バイオミメティクス)で同じ効果が発揮できるんだねー。経験科学って感じですごくいい。

  23. きもくない。かわいい。

  24. ヤモリの足のなぞ

  25. 何だかすごくてかわいいおてて。キモくないよー

  26. まだまだ、わからないことだらけ。世界は驚異に満ちてる。

  27. ヤモリもハエ(なら虫の多くも??)も同じやり方でものに取り付いていると。

  28. 「チャンピ〇ン限定かよ!」と誰も突っ込んでないのはなぜだ。

  29. ヤモリすげー

  30. いい言葉。 「知的欲求に基づいた絶対智」

  31. ヤモリ、すごい。あとwikiみるとヤモリは外来種で平安時代以降にニホンに定着したようだ。数年前に酒田でみたから分布域も北上しているのかな。

  32. ふむふむ

  33. 「チャンピ〇ン」「スパイ〇ーマン」「グラップラー刃牙」無意味無原則な伏せ字はやめようぜ。

  34. ヤモリを見るととちょっと幸せな気分になる/なぜチャンピ〇ン指定w

  35. ヤモリの足の仕組みの謎とバイオミメティック

  36. 俺の中のヤモリが「きもいですねーじゃねぇよ!人間の足裏の方がきもいよ!」て主張してます。

  37. ヤモリロボット欲しい。というか自分が壁にくっついてみたい。

  38. Van der Waals 力だと思っていた。/ 粘着テープがくっつく原理も実はよく分かっていないとか。

  39. やもちゃんかわいい

  40. ヤモリの足のすごさがよく分かる良記事。しかしヤモリの足はキモくないよ!かわいいよ!

  41. なんでバキだけ伏字じゃないのか

  42. ヤモリの足とクマバチの羽は永遠の謎ということにしておきたい

  43. 20年前は分子間力っていわれてたけど、そうでもないのだな。

  44. フォスファチジルエタノールアミン誘導体だ(ヤモリの足から出ている何か)/学生時代以来、久しぶりに見た。よくぞ覚えていたな、自分w

  45. くっつく理由は

  46. robot!

  47. 興味深いけどチャンピオン好きだなこの人

  48. http://www.nationalgeographic.co.jp/news/news_article.php?file_id=20140813003

  49. 忍者部隊Gecko

  50. ヤモリかわいいブコメに片っ端からスター付けてしまった。

  51. 人間ムササビが高層ビルの窓ガラス掃除をする未来とか。

  52. 謎のチャンピオン&バキ推し

  53. 生物には詳しくないから、ナノメートル単位の毛を生やせることとそれで自重を支えられることに凄さを感じる。

  54. ヤモさんすごいくっつく。

  55. 張力なの? マジックテープの硬い方側的なものじゃなくて?

  56. ヤモリの足は吸盤ではない – 化学者のつぶやき -Chem-Station-より

  57. かっこいい

  58. 足がくっつく理屈はよくわかってないけど再現はできていて応用製品もあるというあたりが現代科学っぽい(こともないか)/うちにもよく出てきます。ヤモリかイモリかわからんけど。

  59. 吸盤じゃなかったのか、、、生命の進化・適応の神秘に驚き。

  60. ネコが狙う生きものには秘密がある

  61. ファンデルワールス力って聞いたけどまた違うのかい?

  62. うーむ

  63. ハナクソがモニターにビッチリついていると思ったらリンクだった⇒・[science]

  64. 任意にくっつけて任意にはがせるのは便利だなあ。なんかの拍子に家守が壁で死んだらはどうなるんだ。

  65. おお、足の裏ってこうなってるのか!

  66. ヤモリが壁にへばりつけるのは足の裏の毛だったのか…!

  67. そのうち挙がってる原論文フォローしてみよう

  68. まず、素朴な質問から。 ①なんでくっつくのか?ネタを先にばらしますと「実はまだよくわかってない」のです。

  69. 自然って、よく出来てるよね

  70. ヤモリすごい。よく分らんけどくっ付いてるって時点で胸アツ。

  71. 実は良くわかっていない(^^;

  72. 何度も読み返したけど判ったようで丸め込まれる感ある。

  73. ニホンヤモリの愛くるしさ、可愛らしさは異常

注目情報

ピックアップ記事

  1. 田辺シリル剤
  2. 10-メチルアクリジニウム触媒を用いたBaeyer-Villiger酸化反応
  3. イミダゾリニウムトリフラート塩の合成に有用なビニルスルホニウム塩前駆体
  4. よう化サマリウム(II):Samarium(II) Iodide
  5. 決め手はケイ素!身体の中を透視する「分子の千里眼」登場
  6. 理系のためのフリーソフト Ver2.0
  7. 基礎有機化学討論会開催中
  8. NHC‐ZnBr2触媒を用いた二酸化炭素の末端エポキシドへの温和な付加環化反応
  9. 芳香環のハロゲン化 Halogenation of Aromatic Ring
  10. 文具に凝るといふことを化学者もしてみむとてするなり④:「ブギーボード」の巻

注目記事

関連商品

注目情報

試薬検索:東京化成工業



最新記事

ストックホルム国際青年科学セミナー参加学生を募集開始 ノーベル賞のイベントに参加できます!

一週間スウェーデンに滞在し、ノーベル賞受賞者と直接交流するなどの貴重な機会が与えられるセミナーSto…

「電子の動きを観る」ーマックスプランク研究所・ミュンヘン大学・Krausz研より

「ケムステ海外研究記」の第13回目は、第6回目の志村さんのご紹介で、マックス・プランク量子光学研究所…

岩澤 伸治 Nobuharu Iwasawa

岩澤 伸治 (いわさわ のぶはる、19xx年x月x日-)は、日本の有機化学者である。東京工業大学 教…

NCL用ペプチド合成を簡便化する「MEGAリンカー法」

ワシントン大学・Champak Chatterjeeらは、独自開発した固相担持ユニット「MEGAリン…

有機合成化学協会誌2017年5月号 特集:キラリティ研究の最前線

有機合成化学に関わる方ならばおなじみの有機合成化学協会誌。有機合成化学協会の会員誌であり、様々な有機…

エッセイ「産業ポリマーと藝術ポリマーのあいだ」について

Tshozoです。先日Angewandte Chemie International Edition…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP