片葉不沾身的祕密
難道灰塵不會留在壁虎腳上嗎？如果不會，那又是為什麼？壁虎究竟是怎麼除去腳上的灰塵？科學家對此做了許多猜測，有的人認為他可能像某些昆蟲會花上許多時間清潔自己的腳，但我們在壁虎身上卻看不到類似的行為；又有人猜測或許壁虎是靠著脫皮之後，重獲乾淨且充滿黏著能力的結構，這看來是個好建議，但是壁虎脫皮週期長達一個月，顯然這答案並不能令人完全滿意。 奧特姆教授當然也感到懷疑與不解，於是與目前在美國加州柏克萊分校攻讀博士學位的漢生 (W. Hansen) 共同研究壁虎魔術般自我清潔能力的原因，他們將每顆平均半徑為 2.5 μ m 的人造圓球顆粒模擬作灰塵，測試它們對壁虎黏著能力造成的 干擾，實驗後發現，壁虎腳在一開始受到汙染時的確會帶來影響，黏著力量明顯下降了 59.95% ，將近六成；不過他們發現壁虎隨後經過一步步的步伐之後，卻奇蹟似的慢慢恢復原本黏著能力；兩次步伐後的壁虎，還看不出明顯差異；但平均到了第八個步伐，壁虎就能恢復兩成的黏著力，而此時回復的黏著力大小與支持本身重量所需的黏著力幾乎是相同的 ( 43g ) 。
《圖 25 壁虎的足墊上黏性超強，且長久在各種環境下走動也不會失去黏性並且常保清潔 》(This photo was from Wikipedia Commons )
追根究底
為了解開灰塵選擇投向材料表面的懷抱，而不願留在剛毛上的原因，奧特姆教授與漢生從黏著能量的觀點，發展了一套解釋壁虎腳底自我清潔的理論。根據計算後的結論認為，由於接觸時的兩物體之間會存在特定的黏著能量，同樣的情形當然也會出現在灰塵與材料表面，以及灰塵與剛毛匙突之間，不同的是後者比起前者來的要小，所以大多時候灰塵都會選擇停留在材料表面；如果想讓灰塵留在匙突上，至少同時需要有二十六個匙突同時抓住灰塵才能做得到，但這樣的情況對於如此微小的灰塵以及運動中的壁虎來說是相當困難的一件事，依此規則下作解釋的自潔效應有著一定的基本原則，首先是匙突的表面積必需比灰塵表面的面積小，再來是材料要比匙突硬且不黏，最後灰塵本身的表面能量不能太高，透過這樣實驗，壁虎的自潔能力因此可得到證明，雖然它與蓮葉表面造成自潔的原因不同，不過有趣的一點在於都是奈米結構帶來的影響。自然界暗中在我們看不見的小地方，造就出相似的特色。
《圖 26 奧特姆教授為壁虎黏著建立的自潔效應模型及示意圖 》W.R. Hansen and K. Autumn, "Evidence for Self- Cleaning in Gecko Setae," Proc. Natl. Acad. Sci., 102, pp. 385–389. 2005.
殊途同歸之路
經過研究後科學家發現， 多種具有不同身體質量的動物，像是蒼蠅，蜘蛛和壁虎，都透過類似的構造與原理，產生極具效率的附著，才能夠黏附在垂直牆面上行走，就算是在天花板上也一樣，此現象廣泛地存在自然界的黏著系統中，且有著微妙的趨勢。壁虎在所有具黏著能力的生物當中可算是體型最為龐大與笨重的一種，必須藉著次於微米尺度的機制法則來確保本身的黏著能力，因而演化出奈米等級的分裂接觸模式，形成更優越的細微接觸，進一步增進黏著力量。對於蒼蠅這類重量較輕的生物來說，經科學家的觀察，蒼蠅黏足上的剛毛數量約為10的3次方~10的4次方，比起壁虎明顯少了很多；另一方面，壁虎最終的匙突結構外形與蒼蠅的差異也很大，壁虎的匙突能產生大小約為 0.3 μ m 的接觸半徑，而蒼蠅約為 1.6 μ m 。
這或許暗示著在隸屬於相同支系的情況下，對於越重的同類生物來說，如果接觸構造的半徑不變，他們的黏附力就會透過加強纖毛密度來加以提升；同時對於不同支系間體型較為笨重的生物而言，接觸結構的最終直徑與半徑比起較輕的生物會降低很多。 因此在壁虎與蒼蠅的對照李我們可以歸納出這樣的結果，相較於蒼蠅而言，壁虎因為本身的體積質量較大，由於 尺度規則上重量的增加所造成的影響會比黏足的接觸面積來得迅速，因此壁虎必須提高剛毛的密度來做補償；另外 演化過程中為了獲得更好的黏著能力，壁虎除了在黏足上的剛毛密度會比較高，末端結構外形也會因分裂化的結果，產生比起蒼蠅來說更優越的點接觸，進一步形成效果奇佳的黏著力。以生物廣泛且多樣的黏著行為來看，在分子間作用力的前提下，壁虎腳上的構造可說是最為優異的演化結果。
《圖 27
結合分子黏著與接觸力學理論，在對生物表面結構的廣泛研究中，顯示出動物具有 6 種不同末端元件的尺度效應
》E. Arzt , S. Gorb, and R. Spolenak, “From micro to nano contacts in biological attachment devices,” PNAS, vol. 100, no. 9, pp. 10603-10606, 2003.
