Yerçekimine Meydan Okuyan Gekoların Sırrı!

Doğa, insanlığın varoluşundan beri sahip olduğumuz en büyük kütüphane ve ilham kaynağımız oldu. Yusufçuklardan ilham alarak helikopterleri, balıkçıl kuşlarından esinlenerek hızlı trenleri, yunusların birbiriyle iletişimlerini taklit ederek sonar sistemlerini geliştirdik. Peki bir geko bize yer çekimine nasıl meydan okuyabileceğimizi öğretebilir mi?

Gekolar Nasıl Yerçekimine Meydan Okur?

Geckolar hava soluyan ve kendi iç vücut ısılarını düzenleyemeyen sürüngenler sınıfına ait canlılardır. Genellikle küçüktürler ve gece avlanmayı severler.^[1]

Gekoların "ayak parmaklarında" yapışkan pedleri vardır ve bu pedler sayesinde duvar, cam gibi dikey yüzeylere tırmanabilir ve hatta yatay bir tavanda kolaylıkla baş aşağı durabilirler. Gekolara dışarıdan bakıldığında yatay ve dikey zeminlere güçlü bir yapıştırıcı ile yapışmış yapıştırılmış gibi görünürler ancak yapıştırıcıların aksine ayaklarını istedikleri zaman kaldırabilirler. Böylece bu ilginç canlılar bir yandan yer çekimine meydan okurken diğer yandan kolayca hareket edebilirler.

Wikipedia

Geko'nun yüzeylere tutunabilmesinin sırrı, ayaklarında bulunan yapışkan pedlerindeki mikro ve nano ölçekli yapılarda yatmaktadır. Pedler dışarıdan bakıldığında tek parça gibi gözükmekle beraber bir elektron mikroskobu kullanılarak incelendiğinde, yapışkan pedlerin 'setae' olarak adlandırılan bir dizi minik tüyleri taşıdığını göstermektedir. Bu tüyler yaklaşık 50 ila 100 mikron uzunluğunda olmakla beraber uçlara doğru gidildikçe, tüyler yaklaşık 100 nanometre çapında daha ince dallara ayrıldığı görülmektedir.^[2]

Gekolar ayaklarını bir yüzeye koyduğunda bir yapışma kuvveti ortaya çıkar. Bu kuvvetin nasıl ortaya çıktığını açıklamak için başlıca iki büyük hipotez ortaya atılmıştır.

Birinci hipoteze göre, gekoların ayağında ince bir su tabakası kılcal etki oluşturarak bir kuvvet meydana getirir. Bu durumda, su molekülleri ve su-yüzey etkileşimlerinin bir sonucu olarak, suyun bir yapıştırıcı gibi davranmasını sağlar. Bununla birlikte, ikinci teori ise lise kimya derslerinden hatırlayabileceğimiz van der Waals kuvvetlerinin etkili olduğunu öne sürer. Van der Waals kuvvetleri moleküller etrafındaki elektron dağılımlarındaki dalgalanmalardan kaynaklanan anlık ve indüklenmiş elektrik dipolleri arasındaki etkileşimlerdir.

Yapılan deneysel çalışmalarda bu hipotezlerden birinin ortadan kaldırılabileceği kanıtlanmıştır. Eğer Geko'nun yüzeylere yapışma yeteneğinden kılcal kuvvetler sorumlu olsaydı, bir geko ayağının hidrofobik (suyu sevmeyen) bir yüzeye yapışması mümkün olmazdı çünkü böyle bir yüzey için suyun yüzeyde ince bir tabaka oluşturması mümkün olmayacak ve sonuç olarak kılcal kuvvetler mevcut olmayacaktır. Öte yandan, geko ayaklarının yapışkan özelliklerinin nedeni van der Waals kuvvetleri olsaydı, geko hidrofilik (suyu seven) ve hidrofobik yüzeylere eşit derecede yapışma yeteneğine sahip olurdu. Yapılan deneylerde, bir gekonun yüzeye yapışma yeteneğinin yüzeyin hidrofobik/hidrofilik doğası ile bir ilişkisi olmadığı görüldü. Böylece, gecko ayak tabanlarının dikkat çekici özelliklerinin van der Waals kuvvetlerinden kaynaklandığı sonucuna varıldı.^[3]

Esasen, geko ayağını bir yüzeye bastırdığında ayağındaki moleküller yüzeydeki moleküllere o kadar yakınlaşır ki iki yüzey üzerinde bulunan elektron bulutları karşılıklı olarak etkileşime girer. Bu etkiyi zihninizde daha iyi canlandırabilmek için aşağıdaki animasyonu izleyebilirsiniz.

Ayakların mikro/nano yapısı, pedlerin yüzeye yeterince yaklaşmasını ve gerekli kuvveti oluşturmak için yeterli temas alanının olmasını sağlamak için çok önemlidir. Yapışma kuvveti, büyük ölçüde pedler üzerindeki tüyler ve yüzey arasındaki açıya bağlıdır. Bu nedenle, geko ayağını yüzeyden ayırmak için ayağını farklı bir açıyla çeker. Çok dikkatli bir şekilde aşağıdaki videoyu izlerseniz ayaklarını belirli bir açıyla yüzeyden kaldırdıklarını görebilirsiniz.

Pratik Uygulamaları

Günümüzde gekolardan ilham alınarak geliştirilmiş malzemeler bulunmakla birlikte geliştirme çalışmaları günümüzde hala devam etmektedir. Hayal gücümüzü kullanarak bu malzemelerin kullanılabileceği birkaç uygulama düşünelim. Örneğin bir uzay istasyonuna tamir için gönderilen bir robotun uzay boşluğuna savrulmadan istasyonun üzerinde hareket ederek arızayı noktasına ulaşması veya Marsa keşif için gönderilen bir robotun dik bir yamaçtan en kısa şekilde çıkması verilebilecek pek çok örnekten sadece birkaçı.

Sonuç

İnanılmazdır ki bugün bir yusufçuk ayaklarımızı yerden kesecek teknolojinin ilham kaynağı, minik bir geko ise uzay görevlerinde kritik bir parçası olabiliyor. Yaşadığımız gezegende bulunan milyonlarca canlı türü ve keşfedilmeyi bekleyen canlılar düşünüldüğünde ayaklarımızın altında bulunan bu mavi gezegenden öğrenilmeyi bekleyen sıradaki gizem yanı başımızda olabilir!