Kevers dragen een kogelvrije vest die hen zou moeten verzwaren - denk aan middeleeuwse ridders en schildpadden. In feite, die harde schelpen die delicate vleugels beschermen, zijn verrassend licht, een gelijkmatige vlucht mogelijk maken.

Een beter begrip van de structuur en eigenschappen van exoskeletten van kevers kan wetenschappers helpen om lichtere, sterkere materialen. Dergelijke materialen kunnen, bijvoorbeeld, verminder de gasslurpende weerstand in voertuigen en vliegtuigen en verminder het gewicht van bepantsering, het verlichten van de last voor de 21e-eeuwse ridder.

Maar het onthullen van exoskeletarchitectuur op nanoschaal is moeilijk gebleken. Ruiguo Yang van Nebraska, universitair docent werktuigbouwkunde en materiaalkunde, en zijn collega's vonden een manier om de vezelige nanostructuur te analyseren. Hun bevindingen stonden onlangs op de cover van Geavanceerde functionele materialen .

Het lichtgewicht exoskelet bestaat uit chitinevezels met een diameter van slechts ongeveer 20 nanometer (een mensenhaar meet ongeveer 75, 000 nanometer in diameter) en verpakt en opgestapeld in lagen die in een spiraal draaien, als een wenteltrap. De kleine diameter en het spiraalvormige draaien, bekend als Bouligand, maken de structuur moeilijk te analyseren.

Yang en zijn team ontwikkelden een methode om de spiraal naar beneden te snijden om een ​​oppervlak van dwarsdoorsneden van vezels in verschillende oriëntaties te onthullen. Vanuit dat oogpunt, de onderzoekers konden de mechanische eigenschappen van de vezels analyseren met behulp van een atomaire krachtmicroscoop. Dit type microscoop oefent een kleine kracht uit op een testmonster, vervormt het monster en bewaakt de respons van het monster. Door de experimentele procedure en theoretische analyse te combineren, de onderzoekers konden de nanoschaalarchitectuur van het exoskelet en de materiaaleigenschappen van de nanovezels onthullen.

Ze deden hun ontdekkingen in de gewone vijgkever, Cotinis mutabilis, een metaalgroene inwoner van de westelijke Verenigde Staten. Maar de techniek kan worden gebruikt op andere kevers en wezens met een harde schaal en kan zich ook uitstrekken tot kunstmatige materialen met vezelachtige structuren, zei Yang.

Kevers vergelijken met verschillende eisen aan hun exoskeletten, zoals verdedigen tegen roofdieren of milieuschade, kan leiden tot evolutionaire inzichten en een beter begrip van de relatie tussen structurele kenmerken en hun eigenschappen.