KEMAMPUAN MERAYAP CICAK, BISAKAH DITIRU UNTUK MANUSIA?

 

 

Saat melihat cicak, kita kadang merasa iri dengan kemampuan merayapnya, waw pasti keren ya bisa merayap di dinding?. Nah, urusan soal manusia yang bisa rayap-merayap kita pasti ingat salah satu serial film Marvel yaitu SPIDERMAN, namun sayangnya itu hanyalah cerita fiksi, dan yang menjadi objeknya adalah spider alias laba-laba. Sebenarnya dalam urusan merayap, cicak jauh lebih jago dibanding laba-laba, bayangkan saja, cicak dapat merayap disegala permukaan, mulai dari permukaan halus, kasar, licin, kotor, baik itu dinding beton, kaca ataupun papan kayu semua bisa di lewati oleh cicak tanpa mengalami kesulitan.

Pertanyaannya adalah bagaimana cicak bisa tetap menempel di dinding dengan erat, sekalipun cicak melakukannya sambil berjalan ataupun berlari pada dinding maupun atap. Lebih mengherankan lagi mereka bisa melakukan gerakan menempel dan melepas kaki dengan sangat mudah seakan-akan seperti berjalan di atas lantai. Ada apa sebenarnya di kaki cicak sehingga ia bisa menempel begitu mudah, berjalan begitu mudah, bahkan berlari dengan sangat mudahnya pada permukaan vertikal seperti kaca sekalipun. Pertanyaan-pertanyaan inilah yang kini tengah diteliti oleh banyak ilmuwan, sebagai upaya untuk menciptakan teknologi kaki cicak yang mungkin di masa depan akan sangat berguna bagi manusia.

 

 
Kita tahu, ada beberapa hal yang bisa membuat benda menempel, beberapa diantaranya adalah menggunakan lem, menggunakan vacum, atau menggunakan bulu-bulu perekat yang biasa digunakan untuk merekatkan baju. Namun sayangnya, kaki cicak tidak bekerja menggunakan ketiga hal yang kita sebutkan tadi, tidak ada lem yang dihasilkan di kaki cicak, jika ada pasti akan meninggalkan jejak di permukaan yang dilewatinya. Tidak ada alat vacum, karena hal ini justru akan menyulitkan  cicak berjalan atau berlaru, dan faktanya cicak dapat berjalan dan berlari dengan sangat leluasa. Dan tidak ada bulu-bulu perekat, karena dengan itu cicak hanya bisa berjalan di permukaan bertekstur, namun faktanya cicak bisa berjalan di permukaan kaca dengan sangat-sangat mudah.

Meskipun ada banyak jenis cicak di dunia ini, seridaknya dikelompokkan kedalam 4 jenis, yaitu Cicak Cosymbotus Platyurus (cicak dinding), Cicak Hemidactylus frenatus (cicak kayu), Cicak Cyrtodacytlus Marmoratus (cicak batu) dan Cicak Geyhra Mutilata (cicak gula). Kemampuan kesemua jenis cicak tersebut adalah sama, kaki-kaki mereka memiliki anatomi yang sama untuk mendapatkan kemampuan merekat, jadi pada pembahasan kali ini kita tidak perlu lagi memperdebatkan jenis cicak apa, namun kira akan memakai nama "CICAK" untuk mewakili semua jenis cicak yang ada di seluruh permukaan bumi. Sampai disini, sepakat ya... Cicak adalah cicak, bukan kadal, bukan komodo ataupun buaya darat.

 

Nah kembali ke pembahasan awal, untuk menjawab apa sesungguhnya yang ada pada kaki cicak sehingga ia bisa menempel di segala permukaan. Untuk menjawab ini, Profesor Yohanes Surya Ph.D., seorang pakar fisika dan pembina olympiade fisika di Indonesia, mengatakan bahwa Cicak dapat melekat di dinding karena pada telapak kakinya terdapat jutaan bulu-bulu halus berukuran mikro yang disebut dengan seta. Satu seta dapat menahan beban sebesar 20 mg. Artinya, jutaan seta dapat menahan beban hingga puluhan kilogram. Bandingkan dengan berat cicak yang hanya 50 g hingga 150 g. Sumber dari gaya lekat ini diperkirakan karena gaya tarik listrik antara molekul permukaan dengan molekul seta (gaya Van der Waals). Pernyataan ini dikutip dari ditus beliau www.yohanessurya.com.

Para ahli biologi dari University of California, Riverside, Amerika Serikat, pernah melakukan penelitian tentang kemampuan menempel kaki cicak. Dalam eksperimen di laboratorium, peneliti tersebut melakukan pengetesan kekuatan merekat kaki cicak hidup dan kaki cicak mati pada bidang vertikal. Ditemukanlah fakta bahwa kemampuan merekat pada kaki cicak mati sama kuatnya seperti daya rekat yang dimiliki cicak hidup, itu artinya kemampuan menempel kaki cicak tidak dipengaruhi oleh kondisi sistem tubuhnya. Melalui penelitian ini juga, disimpulkan bahwa daya rekat kaki cicak tidak lain dan tidak bukan merupakan hasil pengaruh dari "Gaya VAN DER WAALS".

 

 
Gaya Van Der Waals atau yang populer juga dengan nama "Gaya London", diceruskan pertama kali oleh Johanes Diderik Van Der Waals, seorang ilmuwan asal Belanda yang meneliti gaya antarmolekul pada suatu gas. Penelitian ini kemudian membawanya meraih penghargaan Nobel Fisika pada tahun 1910. Menurut Johanes Diderik Van Der Waals, interaksi antar molekul menghasilkan suatu gaya yang lemah, dimana gaya ini dapat terjadi pada molekul-molekul nonpolar. Pada molekul-molekul polar disebut sebagai gaya dipol-dipol, sedangkan pada molekul non polar disebut sebagai gaya disperdi atau gaya London atau Gaya Van Der Walls. Gaya ini bisa diibaratkan seperti gaya tarik menarik pada dua magnet dengan kutub yang berbeda apabila saling didekatkan.

Gaya Van Der Walls pada kaki cicak terjadi akibat interaksi antara molekul-molekul pada kaki cicak dengan molekul-molekul pada permukaan yang disentuhnya. Meskipun gaya Van Der Walls ini sangat-sangat lemah, namun jika kita lihat stuktur kaki cicak yang apabila di zoom menggunakan microskop terdiri dari jutaan rambut-rambut yang ukurannya sangat kecil dan jumlahnya sangat banyak, jika setiap helai rambutnya menghasilkan gaya tarik yang lemah, maka jutaan rambut yang dimiliki cicak akan mampu menghasilkan akumulasi gaya rekat yang besar. Fakta yang lebih mencengangkan lagi, apabila satu helai rambut pada kaki cicak tadi di zoom lagi, ditemukan rambut-rambut yang lebih halus lagi di setiap ujungnya. Bahkan rambut ini berukutan 200 nanometer, lebih kecil dari rambut manusia yang ukurannya 100.000 nanometer. Artinya rambut halus pada kaki cicak jumlahnya mencapai milyaran helai.

 

 
Gaya Van Der Walls dapat terjadi pada jenis material yang sama maupun pada jenis material yang berbeda, sebagaimana kita tahu bahwa di setiap material pasti memiliki gaya muatan listrik lemah karena didalam atom penyusunnya ada unsue proton dan elektron. Nah, kepolaran dari interaksi dua material dapat bersifat permanen dan dapat bersifat sementara, kepolaran permanen terjadi akibat kepolaran ikatan dalam molekulnya, sedangkan kepolaran tidak permanen terjadi karena induksi oleh partikel bermuatan, sehingga molekul bersifat polar sesaat secara sepontan. Pasangan elektron suatu molekul, baik bebas maupun yang terikat, selalu bergerak mengelilingi inti. Karena elektron ini bermuatan listrik, maka dapat mempengaruhi molekul tetangganya, akibatnya molekul tetangga menjadi polat terinduksi sesaat, sebagaimana kasus menempelnya kaki cicak pada material yang dilewatinya.

Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya bahwa kaki cicak yang jika dilihat dengan mata, memiliki bentuk unik berupa lapisan-lapisan yang berjajar, jika diperbesar di setiap lapisan tersebut tersusun bulu-bulu halus yang dinamakan Seta (Setae), dan satu helai setai pada ujungnya terdapat rambut-rambut yang lebih halus lagi yang dinamakan Spatula (Spatulae) yang memiliki ukuran nanometer. Kekuatan daya rekat kaki cicak dipengaruhi oleh gaya lemah akibat tarik menarik antar muatan atom pada material yang dilalui kaki cicak, gaya ini menjadi sangat kuat hingga bisa menahan beban tubuh cicak karena akumulasi gaya rekat yang terjadi di setiap helai spatulae yang jumlahnya milyaran. Lalu seberapa kuatkah daya rekat kaki cicak ini?

Spatulae yang merupakan bagian penyusun kaki cicak dengan ukuran 200 nanometer, maka untuk menghitung berapa eban yang mampu ditahannya, terlebih dahulu kita perlu memahami cara kerja kaki cicak menempel. Ketika ccak menempelkan kakinya ke permukaan yang akan dilewatinya, rambut-rambut halus yang ada di kakinya, dalam hal ini adalah spatulae, akan menekuk dan menempel ke permukaan tersebut membentuk posisi tertidur. Misalkan panjang tekukan rambut adalah s; rambut di kaki tokek berjari-jari r; permukaan kaki totek yang menempel memiliki ukuran panjang x dan lebar y. sehingga luas permukaan kaki cicak yang menempel adalah:

 

Untuk satu rambut dengan bentuk silinder, memiliki luas penampang a = π r2. Dengan demikian banyaknya rambut yang menempel pada permukaan dinding adalah:

 

Lebar penampang memanjang rambut sama dengan diameter rambut. Sehingga, luas yang besentuhan satu rambut dengan permukaan adalah (2r)s. Karena terdapat N buah rambut tertekuk yang bersentuhan dengan permukaan maka luas efektif permukaan bersentuhan rambut dengan permukaan menjadi:

 

Dari persamaan di atas dilihat bahwa luas penampang kontak berbanding terbalik dengan akar luas penampang rambut. Menunjukkan bahwa makin kecil luas penampang rambut (yang berarti makin kecil jari-jari rambut) maka luas penampang kontak makin besar. Jika e adalah gaya per satuan luas penampang yang bersentuhan, maka jelaslah di sini bahwa gaya ikat berbanding terbalik dengan akar luas penampang rambut.

Sekarang para peneliti telah menemukan bagaimana keseimbangan kekuatan yang bekerja pada tokek dan sudut bulu-bulu kakinya berkontribusi pada keberhasilan makhluk itu menempel. Sistem ini memungkinkan tokek untuk menempel dan melepaskan kaki mereka dengan sangat cepat sehingga mereka dapat berlari melintasi permukaan dengan kecepatan 20 kali panjang tubuh cicak per detiknya. Alex Greaney, seorang profesor teknik di Oregon State University di Corvalli, mengatakan bahwa "Cicak menurut definisi tidak lengket, dia harus melakukan sesuatu untuk membuat dirinya lengket, Ini adalah sinergi luar biasa dari fleksibilitas, sudut, dan ekstensibilitas rambut-rambut pada kaki cicak."

Greaney bersama tim penelitiannya tengah mengambangkan model matematika yang nantinya bisa digunakan untuk menunjukkan bagaimana sudut setae pada kaki cicak dan gaya yang bekerja padanya saat cicak memanjat kemudian berinteraksi untuk menciptakan sistem pelekatan yang halus namun kuat. Setae dan spatulae yang ada di bagian bawah kaki cicak sebenarnya tidak berdiri tegak pada sudut 90 derajat, namun akan membentuk sudut miring saat menempel. Model matematika yang berhasil dikembangakan, pada simulasinya menunjukkan bahwa jika rambut halus tersebut menekuk pada sudut yang lebih dekat ke horizontal, maka otomatis luas permukaan yang menempel menjadi lebih luas, dan inilah yang membuat cicak dapat menopang berat tubuhnya.  

 

 
Rambut-rambut halus yang menyusun kaki cicak juga sangat fleksibel. Ketika cicak melompat dari satu permukaan ke permukaan lain atau dengan cepat mengubah arah untuk menghindari pemangsa, rambut-rambut halus pada kakinya tersebut  harus menyerap sejumlah besar energi dan mengarahkannya kembali. Fleksibilitas dan kelenturan setae membantu mengarahkan energi dan memungkinkan cicak untuk berjalan melintasi permukaan dari sudut mana pun, kecuali jika permukaannya terlalu lembab, dalam hal ini daya lekat kakinya akan berkurang dan kaki mereka mulai tergelincir. Setae yang terlalu fleksibel atau setae yang terlalu panjang akan terjerat dan menyebabkan tokek meluncur dan jatuh dari permukaan, kata Greaney. Model Matematis yang dikembangkan tersebut juga menunjukkan bahwa Cicak mampu menyeimbangkan gaya gravitasi dengan menerapkan gaya mereka sendiri ke dinding, caranya yaitu mereka dapat menekan dan menggeser kaki mereka ke arah tubuh mereka dan menyeret kaki mereka melintasi permukaan tanpa jatuh. 

Para peneliti dari Universitas California Barkeley menemukan bahwa satu bulu halus pada kaki cicak bisa memiliki kekuatan pelekat sampai 10 atm. Mereka mengukurnya langsung dengan mengunakan sebuah alat bernama Atomic Force Microscope (AFM). Satu bulu itu bisa menahan sebesar kurang lebih 20 mg. jika dijumlahkan dengan bulu yang ada di telapak kaki cicak maka cicak dapat menahan puluhan kilogram. Jika dibandingkan dengan berat cicak yang hanya 50 gram hingga 150 gram maka cicak dapat menahan seribu kali berat tubunya. Cicak dapat melepaskan kakinya dari dinding dengan membuat sudut antara seta dan dinding. Ketika sudut antara seta dan dinding membesar gaya lekat antara keduanya juga ikut mengecil. 

Penemuan-penemuan ini pada gilirannya semakin mendekatkan para peneliti untuk menciptakan teknologi yang dapat bekerja layaknya kaki cicak untuk digunakan sebagai alat penjelajah segala medan, atau mungkin menciptakan tokoh Spiderman di dunia nyata, atau membuat sarung tangan cicak yang dipakai Ethan dalam Film Mission Impossible - Gost Protocol. “Meskipun kami tidak membayangkan sarung tangan lengket Mission Impossible, yang terinspirasi oleh atau berdasarkan konsep daya rekat kaki cicak, kami membayangkan nantinya ada robot yang menggunakan daya rekat kaki cicak untuk bekerja di lingkungan ekstrem di masa depan, " Kata A;ex Greanay.

 

 
Jadi menjawab pertanyaan pada judul artikel ini, "bisakah ditiru untuk manusia?", jawabannya "bisa", namun penerapan pada manusia terkendala oleh manusia itu sendiri. Para ilmuwan telah berhasil menciptakan ternologi yang cara kerjanya meniru daya rekat pada kaki cicak, daya rekatnya bahkan sangat cukup untuk menahan tubuh manusia, namun yang menjadi kendala adalah apakan manusia dapat bertahan dalam waktu lama bergelantungan di dinding?. Faktanya, otot tubuh manusia memiliki batasan ketahanan saat digunakan untuk memanjat, yang hal ini menyebabkan teknologi kaki cicak tak bisa secara langsung diterapkan ke manusia untuk menkadi layaknya Spiderman. Maka, para ilmuan kini lebih mengembangkan ternologi ini untuk digunakan pada robot yang bisa memanjat di segala medan.