カタツムリの歯、自然界最強素材の座をクモの糸から奪う

Brandon Tabiolo/Design Pics/Corbis 海洋性のカタツムリ、一般にリムペットと呼ばれる生き物は、波に打たれる岩にしっかりと張り付いています。彼らは、筋肉質の軟体動物の「足」と化学分泌物を使って、1平方インチあたり75ポンドの力で張り付くことができます。しかし、それ以上に驚くべきは、餌を食べる際に岩を削る能力であり、これはラドゥラと呼ばれる歯のついた舌を使用します。今、英国のエンジニアたちの助けを得て、カタツムリはそのタフガイとしての評価をさらに高めました。彼らは、これらのカタツムリの歯が、現在知られている中で最も強い天然素材でできていることを発見したのです。ケブラーと比較されることの多いクモの糸は、その丈夫でありながら柔軟な力で人々を驚かせてきました。しかし、テストの結果、歯の素材は平均してほとんどのクモの糸の約5倍の強度がある、とBBCニュースは報じています。これにより、それは地球上で最も強い天然素材となりました。実験室でのテストでは、炭素をダイヤモンドに変えるほどの圧力に耐えられることが明らかになりました。研究の主著者であるポーツマス大学のエイサ・バーバー氏はBBCに対し、これはスパゲッティ1本のストランドが約3,300個の1ポンドの砂糖袋を支えるのに匹敵すると語りました。サイエンス誌のデイビッド・シュルツ氏は次のように報告しています。科学者たちは、この歯が、タンパク質マトリックスに包まれた鉄含有結晶であるゲーサイト（goethite）のナノファイバーの混合物でできていることを発見しました。驚異的な強度にもかかわらず、この歯はグラフェンのような最も強い人工素材には及びませんが、新しい素材の上限範囲はケブラーをはるかに凌駕し、最高品質の炭素繊維と同等です。研究者たちは、この発見をジャーナル・オブ・ザ・ロイヤル・ソサエティ・インターフェイスに発表しました。地球上で最も強い全体的な素材を探しているなら、ダイヤモンドが良い候補ですが、ここでも人工ナノマテリアルがそれを上回ります。また、ダイヤモンドよりも高い応力に耐えられる2つの希少な天然素材も存在すると、ニュー・サイエンティストは報じています。そのうちの1つ、ウルツ鉱型窒化ホウ素（wurtzite boron nitrate）は、原子レベルでダイヤモンドに似た配置を持っています。しかし、ダイヤモンドは炭素のみでできているのに対し、ウルツ鉱型窒化ホウ素はその名の通り、ホウ素と窒素も含まれています。もう1つ、ロンズデーライト（lonsdaleite）はすべて炭素ですが、六角形の構造を持っています。（ダイヤモンドは立方晶系です。）ロンズデーライトは、黒鉛を含む隕石が地球に落下する際に生成されることがあり、ダイヤモンドよりも58パーセント高い応力に耐えることができます。硬く、強く、しかし柔軟な素材は、次世代の素材、構造、さらには機械を構築しようとするエンジニアにとって魅力的な特性を提供します。今、彼らはこれらのプロジェクトにおける最新の自然界のコンサルタントとしてカタツムリに目を向けることになるでしょう。編集者注 2017年4月5日：鋭い読者の一人であるトム・トノン氏が指摘したように、この記事の用語は読者に混乱を招く可能性があります。物体の曲がりや破壊への抵抗能力を表す科学用語は数多くあり、それぞれに微妙な違いがあります。この記事では、「タフネス」と「強度」という用語を、物体の引張強度、つまり引き裂きに抵抗する能力を指すために使用しています。これは、圧縮強度、つまり物体がどれだけの圧搾に耐えられるかを表すものとは異なります。上記のウルツ鉱型窒化ホウ素に関する議論は、引張強度ではなく、素材の硬度、つまり引っかき傷や切断に抵抗する能力を指しています。あなたも好きかもしれませんネプチューンと天王星の内部ではダイヤモンドの雨が降るかもしれない 2017年8月22日古代のダイヤモンドは海水から来た、そして未来のダイヤモンドは空気から来るかもしれない 2015年8月21日ナノスケールの構造がドラゴンフィッシュの恐ろしく見えない歯を可能にする 2019年6月6日研究者、ダイヤモンドの間で水を絞って氷の新しい相を発見 2026年1月27日タコの皮膚に触発されたこの合成素材は、オンデマンドで色と質感を変更できる 2026年1月9日マリス・フェセンデン | | もっと読むマリス・フェセンデンは、小さなものと広大な空間を愛するフリーランスの科学ライター兼アーティストです。毎週末、最新の記事をメールで受け取りましょう。メール Salesforce Marketing Cloud 提供（プライバシー通知 / 利用規約）