Từ khi nhện bắt đầu bò cách đây hơn 200 triệu năm, chúng đã giăng mọi loại mạng phức tạp cho nhiều mục đích sử dụng, ví dụ mạng hình cầu, mạng xoăn, mạng rối, mạng giăng theo lớp, mạng hình phễu…

Nhưng nhện còn sử dụng tơ cho nhiều mục đích khác ngoài giăng mạng như để săn mồi, giữ chặt con mồi, giao phối, di chuyển, bảo vệ trứng và trốn động vật săn mồi. Kết cấu chắc chắn của những sợi tơ này giúp nhện có thể bắt giữ được những con mồi có kích thước lớn gấp nhiều lần chúng.

Mỗi sợi tơ nhện mỏng hơn sợi tóc người thực ra được tạo thành từ hàng nghìn sợi nano khác nhau, đường kính chỉ bằng 20 nm và dài khoảng 1 μm.

Nghe thì có vẻ sợi nano này không dài nhưng chúng lại có thể kéo giãn hơn 50 lần kích thước ban đầu. Chính kết cấu này khiến tơ nhện trở nên rất dai và chắc chắn, có sức mạnh và độ bền lớn hơn 1 thanh thép cùng kích thước tới 5 lần.

Dù nhện có thể nhả ra nhiều loại tơ khác nhau, nhưng loại tơ linh hoạt nhất mà nhện tạo ra là tơ dragline. Đây là tơ mà nhện sử dụng để giăng mạng và đôi khi để treo lơ lửng. Tơ dragline là một vật liệu hữu cơ cấu tạo từ protein có tên spidroin, chủ yếu bao gồm axit amin alanine và glycine. Chúng có dạng bột quánh và được kéo thành sợi khi nhện giăng mạng.

Tơ nhện rất bền, nguyên nhân một phần do cách protein sắp xếp bên trong sợi tơ. Một sợi tơ nhện chứa hàng triệu phân tử xếp thẳng hàng theo phương ngang, tạo thành cấu trúc có tên tấm beta. Bao quanh mỗi tấm beta là vùng tinh thể giúp tăng thêm độ dẻo dai.

Trên hết, mỗi sơi tơ cấu tạo từ hàng nghìn sợi nano kết hợp với nhau. Với tất cả phân tử protein cùng hoạt động, cần rất nhiều công sức để làm đứt một sợi tơ.

Thậm chí nếu tạo ra được tơ dragline dài 30 km với độ dày bằng cây bút chì, chúng ta sẽ có một vật liệu đủ bền để chặn máy bay đang bay.

T.C.T (NASATI), tổng hợp, 01/3/2022