壁虎脚趾垫每英尺有许多称为刚毛的细毛，每根毛都分裂成数百个更小的刷毛，称为刮刀。
壁虎以擅长攀爬而闻名，由于脚底有细小的毛发状结构，它们能够粘附在任何表面上。与俄勒冈州、丹麦和德国的同事一起，美国国家标准与技术研究院 (NIST) 的研究人员使用高能同步加速器仔细研究了这些结构，发现它们涂有一层超薄的脂质分子根据最近发表在《生物学快报》杂志上的一篇论文，垂直方向。
这些微小的微小毛发被称为刚毛，每根毛都分裂成数百个更小的刷毛，称为刮刀。人们早就知道，在微观尺度上，所谓的范德华力——两个偶极分子之间的吸引力和排斥力——变得很重要。
从本质上讲，壁虎脚上的一簇微小毛发非常接近墙壁和天花板的轮廓，以至于壁虎毛发分子中的电子和壁分子中的电子相互作用并产生电磁吸引力。这就是使壁虎能够毫不费力地爬上玻璃等光滑表面的原因。蜘蛛、蟑螂、甲虫、蝙蝠、树蛙和蜥蜴都有不同大小的粘性脚垫，它们使用这些相同的力。
壁虎和它们不寻常的脚长期以来一直引起科学家们的极大兴趣。例如，2013 年，加利福尼亚大学圣巴巴拉分校的科学家设计了一种可重复使用的干粘合剂，其灵感来自壁虎的脚，这种粘合剂很容易粘在光滑的表面上，向前推时牢固粘附，向后拉时滑落。这种方向性的秘诀在于硅基粘合剂中制造的半圆柱纤维的角度和形状。将平面向下推会产生更大的表面积，以便粘附到玻璃表面。将圆形面朝下的纤维拉出会减小表面积，因此粘合剂很容易滑落。
2020 年，伯克利的科学家们调查了为什么柔软、多毛的壁虎脚趾只能“粘”在一个方向上。向一个方向拉一只脚，壁虎的脚趾就会抓住一个表面。松开脚，脚趾会朝相反的方向“剥落”，但这并不能阻止敏捷的壁虎以它选择的任何方式移动。科学家们发现壁虎可以在向上爬时快速侧身跑，这要归功于重新调整脚趾的能力。拥有多个脚趾有助于壁虎进行调整，以便粘在光滑或不规则的表面上。那些保持与表面接触的脚趾能够改变方向并更好地分配负载。而且由于脚趾柔软，动物更容易适应粗糙的表面。
尽管我们学到了一切，但对壁虎脚趾垫的详细表面化学知之甚少，尤其是刚毛。因此，这篇最新论文的作者着手了解更多信息，尤其对水在表面粘附中可能发挥的重要作用感兴趣。NIST 物理学家和合著者 Cherno Jaye说：“关于刚毛如何机械地工作，我们已经知道很多了。” “现在我们对它们在分子结构方面的工作方式有了更好的了解。”
这组作者说，最近的研究表明，在壁虎脚印和壁虎刚毛阵列中存在防水脂质分子（它们也可以在爬行动物的表皮中找到，以实体模式排列）。NIST 的同步加速器显微镜非常适合仔细观察分子结构，因为它不仅能够识别 3D 物体表面的分子，还能够准确地揭示它们的位置和方向。
作者推测，这种脂质薄膜（只有纳米厚）可能有助于推开抹刀下方的任何水，使抹刀与表面更紧密地接触，从而帮助壁虎保持对潮湿表面的抓握。此外，刚毛和刮刀由角蛋白组成，很像人类头发和指甲中的蛋白质。分析表明，角蛋白纤维的排列方向是刚毛的方向，这可能是它们抵抗磨损的方式。
壁虎脚在过去激发了许多有趣的应用，包括胶带、上述粘合剂、带有合成刚毛的“ stickybot ”攀爬机器人，甚至（我不骗你）无肩带文胸设计。杰伊等人。设想“壁虎靴”可以粘在潮湿的表面上，或者“壁虎手套”可以更好地抓住潮湿的工具，作为他们最新研究的潜在应用。
“对我来说，这个生物系统最令人兴奋的是，从宏观到微观再到分子，一切都在各个尺度上得到了完美的优化，”共同作者、德国基尔大学的生物学家 Stanislav Gorb 说。“这可以帮助仿生工程师知道下一步该做什么。”
