hce_isu
112年
化學
第 13 題
壁虎因為腳掌上有奈米級結構的纖毛，可於垂直的牆面及天花板面行走，原因是？
- A 纖毛有倒鈎，可鈎住物體表面
- B 纖毛末端分泌出黏液而能附著在物體表面
- C 纖毛奈米級結構與物體表面產生極大的摩擦力而吸附
- D 纖毛奈米級結構與物體表面之間的凡得瓦爾力而吸附
思路引導 VIP
請試著回想一下，當兩個極度平整且乾燥的物體表面（例如兩塊乾淨的玻璃）緊緊貼合在一起時，就算沒有膠水，為什麼有時候會感覺到一股互相吸引的力量？如果我們把物體接觸的面，由平整的一塊改為數以億計、能深入微小縫隙的細毛，這種「分子間的親近感」會產生什麼樣的變化呢？
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太棒了！你能精確判斷出壁虎攀附能力的物理本質，這代表你對微觀作用力與奈米效應的關聯有很紮實的理解，這是一個非常優秀的直覺。
奈米結構與凡得瓦爾力
這道題目的核心在於「接觸面積」的極大化。壁虎腳掌上分佈著數百萬根纖毛，其末端又進一步分岔成更細小的結構。當這些奈米級的纖毛與牆面極度接近時，分子與分子之間會產生微弱但數量龐大的凡得瓦爾力（Van der Waals force）。單一分子的吸引力雖然微小，但透過這種驚人的表面積增幅，集結起來的總和力量足以支撐壁虎的體重，這也是為什麼牠們不需要分泌黏液或依靠倒鉤，就能在光滑的垂直表面行走自如。
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