మైక్రో-ఎమర్జెంట్ బిహేవియర్ అని పిలవబడే ఒక దృగ్విషయాన్ని ఉపయోగించి, MIT ఇంజనీర్లు ప్రాథమిక సూక్ష్మకణాలను సృష్టించారు, ఇవి సమిష్టిగా అధునాతన కార్యకలాపాలను ఉత్పత్తి చేయగలవు, అవి చీమల కాలనీ నిర్మాణం సొరంగాలు లేదా ఆహారం కోసం వెతకడం వంటివి. మైక్రోపార్టికల్స్ సహకరించినప్పుడు, అవి చాలా తక్కువ పౌనఃపున్యం వద్ద డోలనం చేసే గడియారాన్ని సృష్టించగలవు. చిన్న రోబోటిక్ పరికరాలను శక్తివంతం చేయడానికి ఈ డోలనాలను ఉపయోగించడం సాధ్యమవుతుందని పరిశోధకులు నిరూపించారు.
"ఈ ప్రవర్తనను అంతర్నిర్మిత డోలనం చేసే ఎలక్ట్రికల్ సిగ్నల్‌గా అనువదించవచ్చు, ఇది భౌతిక శాస్త్రానికి ఆసక్తిని కలిగి ఉండటంతో పాటు, మైక్రోరోబోటిక్ స్వయంప్రతిపత్తిలో అత్యంత ప్రభావవంతంగా ఉంటుంది. ఇటీవలి MIT గ్రాడ్యుయేట్ మరియు అధ్యయనం యొక్క ప్రధాన రచయితలలో ఒకరైన జింగ్‌ఫాన్ యాంగ్‌తో సహా చాలా ఎలక్ట్రికల్ భాగాలకు ఈ రకమైన ఓసిలేటరీ ఇన్‌పుట్ అవసరం" అని జతచేస్తుంది.
కొత్త ఓసిలేటర్ యొక్క కాంపోనెంట్ పార్టికల్స్ ఒక సాధారణ రసాయన మెకానిజంలో నిమగ్నమై ఉంటాయి, ఇది చిన్న గ్యాస్ బుడగలు ఏర్పడటం మరియు పగిలిపోవడం ద్వారా ఒకదానితో ఒకటి సంభాషించడానికి అనుమతిస్తుంది. ఈ పరస్పర చర్యలు, సరైన పరిస్థితులలో, గడియారం వలె కొన్ని సెకన్ల వ్యవధిలో కొట్టుకునే ఓసిలేటర్‌కు దారితీస్తాయి.
MITలో కెమికల్ ఇంజినీరింగ్ ప్రొఫెసర్ మైఖేల్ స్ట్రానో ప్రకారం, "మీరు సాపేక్షంగా సరళమైన మైక్రోరోబోటిక్ మెషీన్‌లలోకి కోడ్ చేయగల చాలా సులభమైన నియమాలు లేదా లక్షణాల కోసం మేము ప్రయత్నిస్తున్నాము, తద్వారా మేము వాటిని సామూహికంగా అత్యంత అధునాతనమైన పనులను చేయగలము."
ప్రొఫెసర్ టాడ్ మర్ఫీ మార్గదర్శకత్వంలో నార్త్‌వెస్ట్రన్ విశ్వవిద్యాలయంలో గ్రాడ్యుయేట్ విద్యార్థి అయిన థామస్ బెర్రూటా, యాంగ్‌తో కలిసి అధ్యయనానికి సహ రచయిత.
చీమలు మరియు తేనెటీగలు వంటి కీటకాల కాలనీలు సమూహంలోని ఒక సభ్యుడు ఎప్పటికీ పూర్తి చేయలేని పనులను చేయగలవు, ఇది ఉద్భవించే ప్రవర్తనకు ఉదాహరణ.
"చీమలు చిన్న మెదడులను కలిగి ఉంటాయి మరియు చాలా ప్రాథమిక అభిజ్ఞా విధులను నిర్వహిస్తాయి, కానీ అవి కలిసి పనిచేసినప్పుడు అవి అద్భుతమైన పనులు చేయగలవు. వారు ఆహారాన్ని సేకరించి, ఈ సంక్లిష్ట సొరంగం వ్యవస్థలను సృష్టించగలరు" అని స్ట్రానో చెప్పారు. "నాలాంటి భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు మరియు ఇంజనీర్లు ఈ నియమాలను అర్థం చేసుకోవాలనుకుంటున్నారు ఎందుకంటే సంక్లిష్టమైన పనులను సాధించడానికి కలిసి పనిచేసే చిన్న జీవులను మనం సృష్టించగలము."
ఈ ప్రాజెక్ట్‌లో, చాలా తక్కువ పౌనఃపున్యాల వద్ద డోలనాలు లేదా రిథమిక్ కదలికలను ఉత్పత్తి చేయగల కణాలను సృష్టించడం లక్ష్యం. ఇటీవలి వరకు, తక్కువ-ఫ్రీక్వెన్సీ మైక్రో-ఓసిలేటర్లను రూపొందించడానికి ఖరీదైన, సంక్లిష్టమైన ఎలక్ట్రానిక్స్ లేదా సంక్లిష్ట రసాయన శాస్త్రంతో కూడిన ప్రత్యేక పదార్థాలు అవసరం.
ఈ అధ్యయనం కోసం, పరిశోధకులు 100 మైక్రాన్ల వ్యాసం కలిగిన డిస్క్‌లను ప్రాథమిక కణాలుగా సృష్టించారు. SU-8 పాలిమర్-ఆధారిత డిస్క్‌లపై ఉన్న ప్లాటినం ప్యాచ్ హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్‌ను నీరు మరియు ఆక్సిజన్‌గా మార్చడాన్ని వేగవంతం చేస్తుంది.
చదునైన ఉపరితలంపై బిందువు ఉపరితలంపై ఉంచినప్పుడు కణాలు హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్ బిందువు యొక్క పైభాగానికి కదులుతాయి. అవి ద్రవ-గాలి సంపర్కంలో ఇతర కణాలతో సంకర్షణ చెందుతాయి. ప్రతి కణం ఆక్సిజన్ యొక్క చిన్న బుడగను సృష్టిస్తుంది మరియు రెండు కణాలు సంకర్షణ చెందడానికి తగినంత దగ్గరగా ఉన్నప్పుడు, బుడగలు పగిలిపోయి కణాలు విడిపోతాయి. ప్రక్రియ కొత్త బుడగలు ఏర్పడటంతో పునఃప్రారంభించబడుతుంది.
కణాలు కలిసి పనిచేసినప్పుడు, యాంగ్ ఇలా అంటాడు, "అవి చాలా అద్భుతమైన మరియు ఉపయోగకరమైన పనిని చేయగలవు, ఇది మైక్రోస్కేల్ వద్ద సాధించడం చాలా కష్టం. ఒక కణం దానికదే కదలకుండా ఉంటుంది మరియు మనోహరంగా ఏమీ చేయదు.
శాస్త్రవేత్తలు రెండు కణాలు చాలా నమ్మదగిన ఓసిలేటర్‌ను తయారు చేయగలవని కనుగొన్నారు, అయితే ఎక్కువ కణాలు జోడించబడినందున లయ అస్థిరంగా మారుతుంది. ఏది ఏమైనప్పటికీ, ఇతర కణాల నుండి కొద్దిగా భిన్నంగా ఉండే ఒక కణాన్ని జోడించడం అనేది ఒక రిథమిక్ ఓసిలేటర్‌లో ఇతర కణాలను పునర్వ్యవస్థీకరించే "నాయకుడు"గా ఉపయోగపడుతుంది.
ఈ లీడర్ పార్టికల్ ఇతర కణాల మాదిరిగానే ఉంటుంది, అయితే ఇది ప్లాటినం యొక్క కొంచెం పెద్ద పాచ్‌ను కలిగి ఉన్నందున, ఇది ఆక్సిజన్ యొక్క పెద్ద బబుల్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఇది ఈ కణాన్ని క్లస్టర్ మధ్యలోకి తరలించడానికి అనుమతిస్తుంది, ఇక్కడ ఇది అన్ని ఇతర కణాల డోలనాలను నియంత్రిస్తుంది. ఈ పద్ధతిని ఉపయోగించి కనీసం 11 కణాలతో ఓసిలేటర్లను సృష్టించవచ్చని పరిశోధకులు కనుగొన్నారు.
ఈ ఓసిలేటర్ కణాల పరిమాణంపై ఆధారపడి 0,1 నుండి 0,3 హెర్ట్జ్ వరకు ఫ్రీక్వెన్సీని కలిగి ఉంటుంది; ఇది నడక మరియు హృదయ స్పందన వంటి జీవ ప్రక్రియలను నియంత్రించే తక్కువ-ఫ్రీక్వెన్సీ ఓసిలేటర్‌లతో సమానంగా ఉంటుంది.
ఆసిలేటింగ్ కరెంట్
డోలనం చేసే విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని సృష్టించడానికి ఈ కణాల రిథమిక్ బీట్‌లను ఎలా ఉపయోగించవచ్చో కూడా పరిశోధకులు ప్రదర్శించారు. దీనిని సాధించడానికి, వారు ప్లాటినం ఉత్ప్రేరకం బదులుగా ప్లాటినం మరియు రుథేనియం లేదా బంగారు ఇంధన ఘటాన్ని ఉపయోగించారు. ఇంధన ఘటం యొక్క వోల్టేజ్ కణాల యాంత్రిక డోలనం ద్వారా డోలనం కరెంట్‌గా మార్చబడుతుంది, ఇది ఇంధన ఘటం యొక్క ఒక చివర నుండి మరొకదానికి ప్రతిఘటనను లయబద్ధంగా మారుస్తుంది.
కొన్ని సందర్భాల్లో, సూక్ష్మ నడక రోబోట్‌లను శక్తివంతం చేసేటప్పుడు, స్థిరమైన కరెంట్ కాకుండా డోలనం చేసే ప్రవాహాన్ని ఉత్పత్తి చేయడం ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది. ఈ పద్ధతిని MIT పరిశోధకులు గతంలో కార్నెల్ యూనివర్శిటీ పరిశోధకులు రూపొందించిన చిన్న వాకింగ్ రోబోట్‌కు కాళ్లుగా పనిచేసే మైక్రో-యాక్చుయేటర్‌ను శక్తివంతం చేయగలరని నిరూపించడానికి ఉపయోగించారు. మొదటి మోడల్ యొక్క లేజర్ మూలానికి మానవుడు కరెంట్ డోలనం చేయవలసి ఉంటుంది, ప్రతి కాళ్ళకు ప్రత్యామ్నాయంగా గురిపెట్టబడుతుంది. కణాల నుండి యాక్చుయేటర్‌కు కరెంట్‌ను ప్రసారం చేయడానికి వైర్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా, MIT పరిశోధకులు దాని కణాల ద్వారా సృష్టించబడిన అంతర్నిర్మిత డోలనం కరెంట్ మైక్రోరోబోటిక్ లెగ్ యొక్క చక్రీయ కదలికకు శక్తినివ్వగలదని నిరూపించారు.
స్ట్రానో ప్రకారం, యాంత్రిక డోలనాన్ని విద్యుత్ డోలనం ఎలా మార్చవచ్చో అతను ప్రదర్శిస్తాడు, అది రోబోటిక్ పనులకు శక్తినివ్వడానికి ఉపయోగపడుతుంది.
నీటి కాలుష్యాన్ని పర్యవేక్షించడానికి సెన్సార్‌లుగా ఉపయోగించబడే చిన్న స్వయంప్రతిపత్త రోబోట్‌ల సమూహాలను నియంత్రించడం ఈ రకమైన సాంకేతికతకు సంభావ్య ఉపయోగాలలో ఒకటి.
మూలం: techxplore
Günceleme: 13/10/2022 19:56
వ్యాఖ్యానించిన మొదటి వ్యక్తి అవ్వండి