Motje als inspiratie voor sensor

Motten kunnen elkaar van honderden meters afstand ruiken. Wetenschappers van de Universiteit Twente hopen van de nachtvlinders te kunnen leren bij het maken van gevoelige sensoren.

Op de kop van een mot zitten twee antennes waarmee het insect kan ruiken. Deze antennes bestaan uit een spriet met zijtakken die zijn voorzien van flinterdunne haartjes (de sensilla), met een diameter van ongeveer drie micrometer.

Met die haartjes vangen ze de geurmoleculen van mogelijke partners op. Die geurtjes belanden vervolgens in holten die verspreid zitten over de haartjes, waar de nachtvlinder ze daadwerkelijk ruikt.

Hoe slaagt zo'n insect erin om slechts op enkele moleculen te reageren, vroegen de Twentse onderzoekers zich af. Ze besloten het antwoord te zoeken in de antennes zelf, in de hoop de kennnis te kunnen gebruiken bij het maken van onder meer gasdetectiesensoren. Vorige week publiceerden ze hun resultaten in het wetenschappelijke tijdschrift PNAS.

Geen tijd

Tijdens het vliegen vangt de mot de geurmoleculen of feromonen op. In het laatste stukje van dit proces, waarbij de moleculen middels een traag proces (diffusie) naar de specifieke holten bewegen. Vliegt het insect te snel, dan is er geen tijd voor de feromonen om deze holten te bereiken. De feromonen bewegen dan dwars door de sensilla heen.

De onderzoekers bouwden voor hun onderzoek een experimentele opstelling. Daarvoor maakten ze een vergroot, 3D-geprint model van een deel van de antennes van de hemelboomvlinder (Samia cynthia). Dat stelde hen in staat om het vliegende insect onder verschillende condities te onderzoeken. Daarnaast ontwikkelden ze een computermodel dat, samen met de experimentele data, inzicht geeft in de werking van de geursensoren.

Met dit onderzoek laten de wetenschappers zien dat de antennes de beweging van de luchtstromen, en daarmee de feromonen, te beïnvloeden. Het manipuleren van de luchtstromen doen de antennes met hun vorm. Voor het maken van kunstmatige, op de natuur geïnspireerde sensoren moeten de vormen de invloed daarvan op de luchtstromen om de sensoren daarom worden meegenomen.