Giải mã bí mật sức mạnh của “sát thủ đại dương” tôm bọ ngựa

Tôm bọ ngựa chỉ dài khoảng 10cm nhưng đôi mắt ghép có khả năng nhìn thấy ung thư và càng giống như chiếc gậy tung những “cú đấm” nhanh nhất đại dương.

Theo nghiên cứu của các nhà khoa học, tôm bọ ngựa (còn gọi là tôm tít) có thể tung ra “cú đấm” với tốc độ lên đến 23m/s và tạo ra lực 1.500 Newton lực cho mỗi cú đấm.

“Hãy nghĩ đến việc đấm vào tường vài nghìn lần với tốc độ đó và không làm gãy nắm đấm của bạn. Điều đó khá ấn tượng. Nó khiến chúng tôi suy nghĩ làm thế nào tôm bọ ngựa có thể làm được”, nhà khoa học vật liệu David Kisailus từ Đại học California cho biết.

Khi kiểm tra kỹ hơn, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra một điều đáng kinh ngạc đó là tôm bọ ngựa có một lớp phủ hạt nano đặc biệt chống va đập cho phép hấp thụ và tiêu tán năng lượng.

Giải mã bí mật sức mạnh của “sát thủ đại dương” tôm bọ ngựa

Với khả năng và sức mạnh đặc biệt, trong tích tắc, những con tôm bọ ngựa hiếu chiến có thể hạ gục những con mồi thân cứng của chúng, chẳng hạn như ốc và cua, để làm nứt vỏ nhuyễn thể.

Nghiên cứu cho thấy sự sắp xếp hình xoắn ốc của các sợi chitin kết hợp với cấu trúc xương cá, có thể làm lệch hướng và thay đổi sự lan truyền vết nứt.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng Kính hiển vi điện tử truyền qua – thiết bị nghiên cứu vi cấu trúc vật rắn, sử dụng chùm điện tử có năng lượng cao chiếu xuyên qua mẫu vật rắn mỏng và sử dụng các thấu kính từ để tạo ảnh với độ phóng đại lớn và Kính hiển vi lực nguyên tử để có được cái nhìn cận cảnh đặc biệt về vũ khí của tôm bọ ngựa. Đồng thời các nhà khoa học phát hiện ra rằng lớp phủ được làm từ một ma trận dày đặc của một khoáng chất gọi là hydroxyapatite hình thành một cấu trúc tinh thể nano.

“Ở tốc độ biến dạng tương đối thấp, các hạt biến dạng gần giống như kẹo dẻo và phục hồi khi giảm tác động. Trong khi ở độ căng cao, các hạt cứng lại và đứt gãy tại các bề mặt tinh thể nano, mở ra những bề mặt mới tiêu tán một lượng năng lượng đáng kể”, Kisailus giải thích.

Cơ chế này thực sự khá ấn tượng, đánh bại nhiều vật liệu về độ cứng và đàn hồi. Nó có thể có một số ứng dụng đáng kinh ngạc trong tương lai.

“Đó là một sự kết hợp hiếm có, vượt trội hơn hầu hết các kim loại và gốm kỹ thuật. Chúng ta có thể học tập để tạo ra những cách chế tạo các hạt tương tự thêm các bề mặt bảo vệ nâng cao để sử dụng trong ô tô, máy bay hay áo giáp”, Kisailus nhấn mạnh.