Mikrorobotų, judančių kaip mikrobai, kūrimas

Kai šios savaeigės dalelės susijungia Jie gali organizuotis ir judėti kaip būrys žuvų, kad galėtų atlikti robotines funkcijas.Kreditas: Kyle Bishop Lab.

Kolumbijos ir Šiaurės vakarų inžinieriai naudoja elektrinius laukus mažų dalelių svyravimams sukelti. Tyrėjai gali naudoti šį judėjimą kurdami mikrorobotus.

Iššūkis mokslo ir inžinerijos srityje naudoja medžiagą už termodinaminės pusiausvyros ribų, kad būtų sukurtos materialios sistemos, galinčios peržengti gyvenimą. Tiriant aktyvius koloidus siekiama sukurti mikro ir nanodalelių „daleles“, plaukiančias per klampius skysčius, pavyzdžiui, primityvius mikroorganizmus. Kai šios savaeigės dalelės susijungia Jie gali organizuotis ir judėti kaip būrys žuvų, kad galėtų atlikti robotines funkcijas, pavyzdžiui, naršyti sudėtingoje aplinkoje ir pristatyti „prekes“ į tikslines sritis.

Kolumbijos inžinerijos komandai vadovauja chemijos inžinerijos profesorius Kyle’as Bishopas. Jis yra priešakyje tiriant ir projektuojant aktyvią koloidinę dinamiką, kurią lemia cheminės reakcijos ar išoriniai magnetiniai laukai. elektrinis arba akustinis Ši grupė kuria koloidinį robotą. kur aktyvūs komponentai sąveikauja ir jungiasi, kad atliktų dinamines funkcijas, įkvėptas gyvų ląstelių.

Šiandien paskelbtame naujame tyrime fizinio peržiūros laiškasVyskupo grupė, bendradarbiaudama su Šiaurės vakarų universiteto Bio-įkvėpto energijos mokslo centro (CBES) bendradarbiais, praneša, kad jie parodė nuolatinės srovės elektrinio lauko naudojimą mažų dalelių sukimui elektriniame ribiniame sluoksnyje. Šie dalelių osciliatoriai galėtų būti naudingi kaip laikrodžiai, kurie koordinuoja veikliųjų medžiagų organizavimą ir galbūt kontroliuoja mikrono dydžio robotų veikimą.

Šokiruota drebėjo mikrosfera.

Aktyviais koloidų tyrimais siekiama sukurti mikro ir nanodalelių „daleles“, plaukiančias per klampius skysčius, pavyzdžiui, primityvius mikroorganizmus. Autorius: Kyle Bishop Lab.

“Maži dalelių osciliatoriai gali gaminti naujus aktyvius junginius, kurie sujungia savaeigį koloidinį būrį ir dvigubo osciliatoriaus sinchronizavimo elgesį”, – sakė vyskupas. Manoma, kad dalelių sąveika priklausys nuo jų vietos ir fazės. Tai padarys bendrą elgesį išsamesnį – elgesį, kurį galima sukurti ir panaudoti naudoti grupiniuose robotuose “.

Sukurti patikimą laikrodį mikronų lygiu nėra taip lengva, kaip galima įsivaizduoti. Švytuoklės laikrodis neveikia gerai mirkant meduje. Jo periodinis judėjimas yra toks pat kaip ir visų inercinių osciliatorių. Vilkite iki sustojimo esant pakankamai trinties atsparumui. Be inercijos pagalbos Mikrono dydžio dalelių vibracinis judėjimas klampiuose skysčiuose taip pat yra sudėtingas.

„Neseniai pastebėjus mūsų koloidinę sferą, svyruojančią nuolatinės srovės elektriniame lauke, buvo paslaptis. Mes norime išspręsti šią problemą “, – pastebi poveikį atradęs vyskupo laboratorijos doktorantas Zhengas Yanas Zhangas. “Keičiant dalelių dydį lauko stiprumas ir skysčio laidumas Mes nustatėme virpesiams reikalingas eksperimentines sąlygas ir atrasti dalelių ritmo pokyčio mechanizmą “.

Ankstesni darbai parodė, kad panašias daleles galima nuolat sukti procesu, vadinamu Quincke sukimu, kaip ir vandens turbiną, užpildytą iš viršaus. „Quincke“ nestabilumą lemia elektrinių krūvių kaupimasis ant dalelių paviršiaus ir mechaninis sukimasis elektriniame lauke.Tačiau esamos „Quincke“ sukimo ir per daug slopinto vandens rato versijos nenuspėja virpesių dinamikos.

Naujajame tyrime apibūdinami ir paaiškinami „paslaptingi“ svyravimai, kalbant apie nepolinių elektrolitų ribinį sluoksnį šiame sluoksnyje, kurį tyrėjai dažnai ignoruoja. Krūvininkai yra kuriami ir evakuojami veikiant elektriniam laukui. Šie procesai sukelia erdvinę krūvio kaupimosi prie dalelės paviršiaus asimetriją. Kaip ir vandens turbina, vandens bakas iš viršaus nuteka greičiau nei apačioje. Asimetriškas įkrovimas gali sukelti sukimąsi esant dideliam lauko stiprumui.

„Ribotas krūvio susidarymo greitis šiuose silpnuose elektrolituose sukuria ribinį sluoksnį, palyginamą su dalelių dydžiu esant aukštos įtampos elektriniam laukui. Pasak mano doktorantės, Hang Yuan, darbo bendraautorės, išvados yra skaitinės. Rezultatas yra Dideliame ribiniame sluoksnyje esančias daleles supančių jonų „laidumas“ yra nestabilus. Tai paskatino pastebėti aukštos įtampos svyravimus “, – sakė Taylor advokatė Monica Olvera de la Cruz. Medžiagų mokslo ir inžinerijos profesorius sakė chemiją ir (mandagumo) cheminę ir biologinę inžineriją. Fizika ir astronomija Šiaurės vakarų inžinerijoje

„Šis darbas parodo, kaip sukurti osciliatorių. Tai gali sukelti kooperacinį skysčių reiškinį “, – pridūrė ji.

Komanda eksperimentavo su skirtingomis dalelių formomis. ir nustatyta, kad ji gali sukurti bet kurios dalelės vibraciją, kurios dydis yra panašus į ribinio sluoksnio dydį.

„Lauko stiprumo ir (arba) elektrolitų koregavimas Mes galėjome numatyti šių „Quincke laikrodžių“ dažnumą “, – pridūrė vyskupas. “Mūsų dokumentas leidžia kurti naujas veikliųjų medžiagų formas, remiantis mobiliųjų osciliatorių kolekcijomis.”

Komanda šiuo metu tiria kolektyvinį elgesį, kuris atsiranda, kai daugelis Quincke osciliatorių juda ir sąveikauja tarpusavyje.

Nuoroda: „Quincke koloidų svyravimai prie plokštuminių elektrodų“, autoriai Zhengyan Zhang, Hang Yuan, Yong Dou, Monica Olvera de la Cruz ir Kyle JM Bishop, 2021 m. Birželio 23 d., Galima rasti čia. fizinio peržiūros laiškas.
doi: 10.1103 / PhysRevLett.126.258001

Finansavimas: Bio-Inspired Energy Science Center Energetikos tyrimų centras, finansuojamas JAV Energetikos departamento mokslo biuras Pagrindinis energetikos mokslo apdovanojimas

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Nuodingos kempinės apsaugo nuodingus paukščius ir varles nuo savo toksinų

Auksinė nuodų varlė, Phyllobates terribilis. Kreditas: Chris Wellner, Smithsonian nacionalinis zoologijos sodas Kalifornijos universiteto, San Francisko (UCSF), Stanfordo universiteto ir Kalifornijos mokslų akademijos (CAS)...

Didelė pažanga švarios energijos kuro elementų reakcijų srityje

Žinant geležies atomų tankį ir vietos dinamiką, pasiekiamas efektyvumo lygis kuro elementų oksidacijos reakcijoje, kuri niekada nebuvo realizuota. Kreditas: Teksaso universitetas Austine /...

Astronomai atranda mažytę uolėtą planetą – tik pusę Veneros masės

Šis grafinis simbolis rodo L 98-59b, vieną iš L 98-59 35 šviesmečių sistemos planetų. Sistemoje yra keturios patvirtintos uolienų planetos, kurios gali atsirasti...

Du antihipertenziniai vaistai apsaugo nuo tos pačios širdies ligos, bet skirtingo šalutinio poveikio

Analizuojant beveik 3 milijonus pacientų, vartojusių pirmuosius kraujospūdį mažinančius vaistus, angiotenzino receptorių blokatoriai (ARB) buvo tokie pat geri kaip ir angiotenziną konvertuojančių fermentų (AKF)...

Ličio jonų akumuliatorių „įkūrėjas“ padeda savo atradimu išspręsti 40 metų senumo problemą

Ličio jonų akumuliatorių su SNS neutronais įkūrėjas patvirtino, kad katodo medžiaga (mėlyna) be ličio niobio oksido (šviesiai žalia) žymiai sumažino pirmojo ciklo energijos nuostolius...

Newsletter

Subscribe to stay updated.