Vì sao tơ nhện mỏng nhưng mạnh hơn thép?

MINH HẢI (Theo ACS Macro Letters)

TTO - Nếu con nhện có kích thước bằng một người trưởng thành thì sợi tơ mà chúng tạo ra có sức mạnh làm gãy đôi một chiếc máy bay phản lực.

Nhện nâu ẩn dật - Ảnh: Anypet

Lý do là bởi độ bền vững của tơ nhện lớn gấp 5 lần thép.

Tơ nhện là sợi protein mà nhện tạo ra và xe sợi. Chúng sử dụng tơ tạo nên mạng nhện để bắt mồi hoặc để bảo vệ trứng và nhện con. Kết cấu chắc chắn của những sợi tơ này giúp nhện có thể bắt giữ được những con mồi có kích thước lớn gấp nhiều lần chúng.

Nhiều nhà khoa học từng thực hiện nghiên cứu về cơ chế tạo tơ và nhả tơ của nhện cũng như sức mạnh của mạng nhện. Mới đây, các nhà nghiên cứu thuộc Khoa Khoa học ứng dụng, Đại học William và Mary (Mỹ) đã phát hiện vì sao sợi tơ nhện mỏng hơn sợi tóc người lại có sức mạnh như vậy.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng kính hiển vi lực nguyên tử để quan sát cấu trúc vi mô của những sợi tơ mà loài nhện nâu ẩn dật tạo ra để bảo vệ trứng và bắt mồi. Họ phát hiện ra rằng mỗi sợi tơ nhện mỏng hơn sợi tóc người thực ra được tạo thành từ hàng nghìn sợi nano khác nhau, đường kính chỉ bằng 20 nm và dài khoảng 1 μm.

Nghe thì có vẻ sợi nano này không dài nhưng chúng lại có thể kéo giãn hơn 50 lần kích thước ban đầu. Các nhà khoa học có thể tin rằng chúng còn có thể kéo dài hơn được nữa.

Chính kết cấu này khiến tơ nhện trở nên rất dai và chắc chắn, có sức mạnh và độ bền lớn hơn 1 thanh thép cùng kích thước tới 5 lần.

Trước đó, các nhà khoa học trên thế giới từng đưa ra nhận định tơ nhện được tạo từ sợi nano nhưng không có bằng chứng xác thực nào, cho đến khi phát hiện này được công bố trên tạp chí khoa học ACS Macro Letters (Mỹ).

Lý do là bởi kết cấu tơ của nhện nâu ẩn dật là các sợi nano sắp xếp dàn phẳng mà không theo hình trụ giống phần lớn các loài nhện khác. Điều này giúp các nhà khoa học dễ dàng quan sát chúng bằng kính hiển vi lực nguyên tử hơn.

Kết quả này bổ sung thêm vào nghiên cứu mà nhóm thực hiện năm 2017, chứng minh cách thức nhện nâu ẩn dật củng cố sức mạnh sợi tơ bằng kỹ thuật tạo vòng lặp đặc biệt.

Cơ thể giống như một chiếc máy may nhỏ xíu, nhện nâu ẩn dật "dệt" khoảng 20 sợi nano trên mỗi mm tơ nó đẩy ra để tăng cường độ chắc chắc của sợi tơ, giúp nó không bị đứt.

Các nhà nghiên cứu cho biết mặc dù không phải loài nhện nào cũng tạo tơ bằng kỹ thuật giống như nhện nâu ẩn dật nhưng phát hiện mới này sẽ là tiền đề để nghiên cứu tơ của các loài nhện khác. Từ đó sẽ mở đường cho việc tạo ra các vật liệu mới sử dụng trong y học và khoa học kỹ thuật.