Studie zeigt einzigartige physikalisch-chemische Eigenschaften der Zikadenflügel

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Biologische Strukturen haben manchmal einzigartige Eigenschaften, die Ingenieure gerne kopieren würden.

Beispielsweise verlieren viele Arten von Insektenflügeln Wasser, töten Mikroben, reflektieren Licht auf ungewöhnliche Weise und sind selbstreinigend.

Während Forscher die physikalischen Eigenschaften, die wahrscheinlich zu solchen Merkmalen beitragen, seziert haben, zeigt eine neue Studie, dass die chemischen Verbindungen, die die Flügel der Zikade überziehen, auch zu ihrer Fähigkeit beitragen, Wasser abzuweisen und Mikroben abzutöten.Die Wissenschaftler berichten über ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Advanced Materials Interfaces.Die Forscher untersuchten die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Flügel von zwei Zikadenarten, Neotibicen pruinosus und Magicicada casinnii.

N.

pruinosus ist eine einjährige Zikade; M.

casinnii tritt alle 17 Jahre einmal aus dem Boden auf.

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Frühere Studien haben gezeigt, dass beide Arten ein stark geordnetes Muster aus winzigen Säulen, Nanosäulen genannt, auf ihren Flügeln haben.

Die Nanosäulen tragen zur Hydrophobie der Flügel bei – sie leiten Wasser besser ab als ein Regenmantel – und spielen wahrscheinlich eine Rolle bei der Abtötung von Mikroben, die versuchen, sich an den Flügeln festzusetzen.”Vor dieser Studie wussten wir viel über die Oberflächenstruktur von Zikadenflügeln, aber wir wussten sehr wenig über die Chemie dieser Strukturen”, sagte Marianne Alleyne, Professorin für Entomologie an der University of Illinois in Urbana-Champaign, die die Studie zusammen mit der analytischen Chemikerin Jessica Román-Kustas von den Sandia National Laboratories in Albuquerque, New Mexico, Donald Cropek vom U.S.

Army Corps of Engineers’ Construction Engineering Research Laboratory und Nenad Miljkovic, Professor für Maschinenbau und Ingenieurwesen in Illinois leitete.Um die Chemie der Nanosäulen zu untersuchen, entwickelte Román-Kustas eine Methode, um die Verbindungen auf der Oberfläche nach und nach zu extrahieren, ohne die Gesamtstruktur der Flügel zu beschädigen.

Sie legte jeden Flügel in Lösungsmittel in eine geschlossene Kammer und erhitzte ihn langsam in der Mikrowelle.

“Wir extrahierten all diese verschiedenen Verbindungen über verschiedene Zeiträume, und dann analysierten wir….

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