針デザインの全般的な可塑的メカニズム

Kaare H. Jensen,;...;Keunhwan Park(2020.6, Nature Physics )[Universal elastic mechanism for stinger design]

理由

ラボSlackで紹介されてた

概要

生物は針を使う。この針は幅広い生物分類群に亘る10ナノメートルから数センチメートルまでの8のオーダーの重さに対する長さLに違いがある。このサイズのすさまじい多様性にも関わらず、それらの構造は驚くほど類似している。しかしながら、この驚くべき形態の収束を担うメカニズムはまだ知られていない。基礎的な物理議論と生化学実験を用いて、長さ、基礎円直径do、ヤング率Eそして単位領域の摩擦力μp0を繋ぐ最適デザイン戦略を解明する。この原理は単純にd0≈(μp0/E)1/3Lで表される。ウイルスや藻、海生無脊椎動物、地上生無脊椎動物、植物、地上の脊椎動物、海生脊椎動物、そして釘や針、そして武器などの人工的物も、我々の予測に一致していた。結果から、摩擦や可塑的安定性そしてコストによって課せられた収束の機械的特徴の進化的適応に焦点を当てる。

印象的な図

Fig1, 針の形態

Fig4. 針デザインの一般的可塑的メカニズム

雑記

針だけに注目してこの世のありとあらゆる針を調べる研究、おもしろいな