壁虎爬上爬下，不管是粗的樹幹還是光滑的玻璃都難不倒牠，牠是如何辦到的？ 

上一世紀以來由於顯微鏡學的突破，人類開始能在微觀的尺度下進行觀察、操控並製作奈米級的元件，奈米科技已成為科技發展的新寵兒。科學家相信，只要人們善於觀察，都能在形形色色的世界中得到各種物外之趣。

生活中常不經意地看見壁虎倏然在牆上奔馳而過，有時又看到牠呆立在天花板上作沉思狀，就算天花板光滑如玻璃，也難不倒這武林高手，地心引力對牠好像沒什麼影響。數千年前人類就已經見識到壁虎這種超能力，亞里斯多德（Aristotle,B.C.384－322）曾在《動物自然科學史》第9章中記錄他眼中的壁虎，譗即使頭下腳上，壁虎也能夠繞著樹幹跑來跑去。豃我們不禁要問，究竟壁虎是怎麼辦到的？

壁虎腳下的玄機激起不少科學家的興趣，有人想到觀察壁虎腳底的構造或許可以得到一些線索，因此在掃描式穿隧電子顯微鏡與半導體製程技術的幫助下，科學家開始嘗試對這個現象進行了解，希望能解開壁虎在天花板上趴趴走的玄機，並尋求應用的可能。

壁虎足墊有著錯綜複雜結構

據《科學發展》423期寫道，譗大守宮豃是亞洲體型最大的壁虎，體長可達30到40公分，重達200至300克，是科學家最常觀察的對象。以肉眼就能看出在牠柔軟的黏著足墊上清楚呈現著一條條弧狀、如波紋漣漪般的脊狀皮瓣皺褶，長度約1至2毫米。

1965年加州大學的芮巴爾與恩斯特靠著掃描式電子顯微鏡的幫助，也見到壁虎皮瓣上這些錯綜複雜的結構。從此，才逐漸揭開壁虎掌中不為人知的玄機。

科學家還發現，壁虎皮瓣的皺褶上均勻披覆著如毛髮般的剛毛陣列，每根剛毛的長度約30至130微米，直徑則是數微米，約為人類頭髮直徑的十分之一，且其主要成分是天然的β角質素。

值得一提的是，每根剛毛末端具有如樹枝般的分支，分叉出總數量介於100至1,000根、直徑0.1至0.2微米，稱為匙突（spatulae）的末端元件，整體看起來有如花椰菜。而且匙突底部的肉柄與剛毛連接，頂端狀似扁平三角形，寬度約200奈米，厚度約0.01微米，看起來就像一把湯匙。

理論上，兩個表面之間若能彼此緊緊連接，應該就能黏著。美國奧勒岡州路易斯克拉克學院生物系的奧特姆教授及其研究同僚，曾經在2000年透過實驗提出壁虎功是源自於分子間作用力的間接證據。2002年他們又進一步提出直接證據，證明壁虎黏著的方法是仰賴微弱的凡得瓦爾力。

也就是說，壁虎大俠是靠著無數個扁平匙部，與物體形成近似點狀的接觸，而這就是其能無視地心引力，在天花板上健步如飛的奧祕。從此壁虎黏著的真相逐漸揭露解密。

與各種表面達到完美貼合

壁虎腳藉由足墊、脊狀皮瓣、剛毛及匙突的多重層次結構，能輕易地與各種表面達到近乎完美的貼合，無論多粗糙或平滑的表面，在微觀下看，壁虎都能與它形成絕佳的接觸。其實層次化結構的功能好比牙刷的刷毛一樣，能深入口中每個齒縫，非但柔軟、堅韌，更富彈性。

除了奧特姆教授之外，德國馬克斯普朗克研究院金屬研究所的胡貝爾博士，以及新加坡生物工程與奈米科技學院的諾依齊博士，也曾針對壁虎黏著的成因做更深入的探討。

胡貝爾博士在2005年突破奧特姆教授使用的微機電技術，改利用原子力顯微鏡觀察並藉著分析作用力與距離之間的關係，計算出單獨匙突的黏附力。整體而言，其結果與單獨剛毛具備的黏附力大小吻合。諾依齊博士則是與研究同僚利用原子力顯微鏡，在水中及不同濕度條件下，對單獨匙突做黏附力測試。

兩個鄰近表面之間作用力的組成十分複雜，包含有凡得瓦爾力、偶極力、毛細力等，若要區分出個別力量的作用，其實是一種很大的挑戰。過去一百年來科學家對壁虎黏著能力的猜測，從黏液、真空到靜電力等，近幾年終於得到證實，研究結果顯示壁虎黏著的終極利器，事實上是來自於分子間微弱的凡得瓦爾作用力。從此之後壁虎效應開始蔓延，並在科技世界中逐漸開出應用的花朵。

資料來源／《科學發展》423期