Name: TED-ED】ヤモリはどうやって重力に逆らうのか？- エレノア・ネルセン
Uploaded: 2015-04-14T00:08:27.000Z
Duration: 4 min 30 s

例外

It's midnight and all is still, except for the soft skittering of a gecko hunting a spider.

真夜中だが、ヤモリが蜘蛛を狩る音を除いては、すべてが静まり返っている。

Geckos seem to defy gravity, scaling vertical surfaces and walking upside down without claws, adhesive glues or super-powered spiderwebs.

ヤモリは重力に逆らうようで、爪や接着剤や超強力なクモの巣を使わずに、垂直面をスケーリングしたり、逆さまに歩いたりしています。

Instead, they take advantage  of a simple principle: that positive  and negative charges attract.

その代わりに、正と負の電荷が引き合うという単純な原理を利用しています。

That attraction binds together  compounds, like table salt, which is made of positively charged sodium ions stuck to negatively charged chloride ions.

その引力は、正に帯電したナトリウムイオンと負に帯電した塩化物イオンがくっついてできた食卓塩のような化合物を結びつけます。

But a gecko's feet aren't charged and neither are the surfaces  they're walking on.

しかし、ヤモリの足は充電されていないし、彼らが歩いている表面も充電されていない。

では、何が彼らを固執させるのでしょうか？

The answer lies in a clever combination of intermolecular forces and structural engineering.

その答えは、分子間力と構造工学の巧みな組み合わせにあります。

All the elements in the periodic table have a different affinity for electrons.

周期表のすべての元素は、電子との親和性が異なります。

Elements like oxygen and fluorine really, really want electrons while elements like hydrogen and lithium don't attract them as strongly.

酸素やフッ素のような元素は本当に本当に電子を欲しがっていますが、水素やリチウムのような元素はそれを強く引き寄せません。

An atom's relative greed for electrons is called its electronegativity.

原子の電子に対する相対的な貪欲さを電子陰性度といいます。

Electrons are moving around all the time and can easily relocate to wherever they're wanted most.

電子は常に動き回っており、最も必要とされる場所に簡単に移動することができます。

So when there are atoms with different electronegativities in the same molecule, the molecules cloud of electrons gets pulled towards  the more electronegative atom.

そのため、同じ分子内に電子陰性度の異なる原子がある場合、分子内の電子の雲は電子陰性度の高い原子に向かって引っ張られていきます。

That creates a thin spot  in the electron cloud where positive charge  from the atomic nuclei shines through, as well as a negatively charged  lump of electrons somewhere else.

そうすると、電子雲の中に薄い点ができ、そこに原子核からのプラスの電荷が透けて見えるようになり、どこかにマイナスの電荷を帯びた電子の塊ができてしまいます。

So the molecule itself isn't charged, but it does have positively  and negatively charged patches.

つまり、分子自体は帯電していませんが、正と負に帯電したパッチを持っています。

These patchy charges can attract neighboring molecules to each other.

これらのパッチ状の電荷は、隣接する分子を互いに引き付けることができる。

They'll line up so that  the positive spots on one are next to the negative  spots on the other.

片方のポジティブな部分ともう片方のネガティブな部分が隣り合わせになるように並べる。

There doesn't even have to be a strongly electronegative atom to create these attractive forces.

このような魅力的な力を生み出すためには、強い電子陰性の原子である必要はありません。

Electrons are always on the move, and sometimes they pile up  temporarily in one spot.

電子は常に移動していて、一時的に一箇所に溜まってしまうこともあります。

That flicker of charge is enough to attract molecules to each other.

その電荷の揺らぎが分子同士を引きつけるのに十分なのです。

Such interactions between  uncharged molecules are called van der Waals forces.

このような無電荷分子間の相互作用はファンデルワールス力と呼ばれています。

They're not as strong as the interactions between charged particles, but if you have enough of them, they can really add up.

荷電粒子間の相互作用ほど強くはありませんが、十分な数があれば、それは本当に加算されることができます。

Gecko toes are padded  with flexible ridges.

ヤモリのつま先には、柔軟性のある畝がパッドされています。

Those ridges are covered  in tiny hair-like structures, much thinner than human hair, called setae.

これらの尾根は、セタエと呼ばれる人間の髪の毛よりもはるかに細い、小さな髪の毛のような構造物で覆われています。

And each of the setae is covered  in even tinier bristles called spatulae.

そして、それぞれのセタエは、ヘラと呼ばれるさらに小さな毛で覆われています。

Their tiny spatula-like shape is perfect for what the gecko needs them to do: stick and release on command.

その小さなヘラのような形は、ヤモリが必要としていること、つまり、コマンドでスティックを付けたり、リリースしたりするのに最適です。

When the gecko unfurls its flexible toes onto the ceiling, the spatulae hit at the perfect angle for the van der Waals force to engage.

ヤモリが柔軟な足の指を天井に広げると、ファンデルワールスの力が働くために、ヘラは完璧な角度でヒットします。

The spatulae flatten, creating lots of surface area  for their positively and negatively charged patches to find complimentary patches on the ceiling.

ヘラは天井の無料パッチを見つけるために彼らの正と負に帯電したパッチのための多くの表面積を作成し、平らにします。

Each spatula only contributes a minuscule amount of that van der Waals stickiness.

それぞれのヘラは、ファン・デル・ワールスの粘着性を極微量にしか発揮しません。

But a gecko has about two billion of them, creating enough combined force  to support its weight.

しかし、ヤモリには約20億個のヤモリがいて、その重さを支えるのに十分な力を生み出しています。

In fact, the whole gecko could dangle from a single one of its toes.

実際、ヤモリは足の指一本で丸ごとぶら下がってしまうこともありました。

That super stickiness  can be broken, though, by changing the angle just a little bit.

その超ベタベタ感は、角度を少し変えるだけで解消できるんですけどね。

So, the gecko can peel its foot back off, scurrying towards a meal or away from a predator.

そのため、ヤモリは足をはがして、食事に向かってキョロキョロしたり、捕食者から離れたりすることができます。

This strategy, using a forest  of specially shaped bristles to maximize the van der Waals forces  between ordinary molecules has inspired man-made materials designed to imitate  the gecko's amazing adhesive ability.

この戦略は、通常の分子間のファンデルワールス力を最大化するために、特殊な形をした剛毛の森を使用して、ヤモリの驚くべき粘着力を模倣するために設計された人工材料にインスピレーションを与えました。

Artificial versions aren't as strong as gecko toes quite yet, but they're good enough to allow  a full-grown man to climb 25 feet up a glass wall.

人工的なバージョンは、まだヤモリのつま先ほど強くはありませんが、完全に成長した男性が25フィートのガラスの壁を登るのに十分な強度があります。

In fact, our gecko's prey is also using van der Waals forces to stick to the ceiling.

実は、私たちヤモリの獲物もファンデルワールスの力を利用して天井に張り付いているのです。

So, the gecko peels up its toes and the chase is back on.

そこで、ヤモリは足の指の皮をむいて、追撃を再開します。