मायक्रो-इमर्जंट वर्तन म्हणून ओळखल्या जाणार्‍या घटनेचा वापर करून, एमआयटी अभियंत्यांनी प्राथमिक सूक्ष्म कण तयार केले आहेत जे एकत्रितपणे अत्याधुनिक क्रियाकलाप तयार करू शकतात, जसे की मुंगी वसाहत बांधणे किंवा अन्नासाठी चारा. जेव्हा मायक्रोपार्टिकल्स सहकार्य करतात, तेव्हा ते एक घड्याळ तयार करू शकतात जे खूप कमी वारंवारतेवर फिरते. संशोधकांनी दाखवून दिले आहे की लहान रोबोटिक उपकरणांना उर्जा देण्यासाठी या दोलनांचा वापर करणे शक्य आहे.
“हे वर्तन अंगभूत दोलन विद्युत सिग्नलमध्ये भाषांतरित केले जाऊ शकते, जे भौतिकशास्त्रात स्वारस्य असण्याव्यतिरिक्त, मायक्रोरोबोटिक स्वायत्ततेमध्ये अत्यंत प्रभावी असू शकते. बर्‍याच इलेक्ट्रिकल भागांना अशा प्रकारच्या दोलन इनपुटची आवश्यकता असते, ज्यात अलीकडील MIT ग्रॅज्युएट आणि अभ्यासाच्या मुख्य लेखकांपैकी एक जिंगफॅन यांग यांचा समावेश आहे," जोडते.
नवीन ऑसीलेटरचे घटक कण एका साध्या रासायनिक यंत्रणेमध्ये गुंतलेले असतात ज्यामुळे ते लहान वायूचे फुगे तयार करून आणि फोडून एकमेकांशी संवाद साधू शकतात. या परस्परसंवादांचा परिणाम, योग्य परिस्थितीत, घड्याळाप्रमाणेच काही सेकंदांच्या अंतराने होणारा ऑसिलेटर बनतो.
MIT मधील रासायनिक अभियांत्रिकीचे प्राध्यापक मायकेल स्ट्रॅनो यांच्या म्हणण्यानुसार, "आम्ही अतिशय साधे नियम किंवा गुणधर्म शोधण्याचा प्रयत्न करत आहोत जे तुम्ही तुलनेने सोप्या मायक्रोरोबोटिक मशीनमध्ये कोड करू शकता जेणेकरुन आम्ही त्यांना एकत्रितपणे अत्यंत अत्याधुनिक कार्ये करू शकू."
थॉमस बेरुएटा, प्रोफेसर टॉड मर्फी यांच्या मार्गदर्शनाखाली नॉर्थवेस्टर्न युनिव्हर्सिटीमधील पदवीधर विद्यार्थी, यांगसह अभ्यासाचे सह-लेखक आहेत.
कीटक वसाहती जसे की मुंग्या आणि मधमाश्या अशी कार्ये करू शकतात जी समूहातील एक सदस्य कधीही पूर्ण करू शकत नाही, जे उदयोन्मुख वर्तनाचे उदाहरण आहे.
"मुंग्यांचा मेंदू लहान असतो आणि ते अत्यंत मूलभूत संज्ञानात्मक कार्ये करतात, परंतु जेव्हा ते एकत्र काम करतात तेव्हा ते आश्चर्यकारक गोष्टी करू शकतात. ते अन्न गोळा करू शकतात आणि या जटिल बोगद्या प्रणाली तयार करू शकतात, ”स्ट्रॅनो म्हणतात. "माझ्यासारख्या भौतिकशास्त्रज्ञ आणि अभियंत्यांना हे नियम समजून घ्यायचे आहेत कारण याचा अर्थ असा होतो की आपण लहान जीव तयार करू शकतो जे जटिल कार्ये पूर्ण करण्यासाठी एकत्र काम करतात."
या प्रकल्पात, अत्यंत कमी फ्रिक्वेन्सीवर दोलन किंवा तालबद्ध हालचाली निर्माण करू शकणारे कण तयार करणे हे ध्येय होते. अलीकडे पर्यंत, कमी-फ्रिक्वेंसी मायक्रो-ऑसिलेटर तयार करण्यासाठी महाग, जटिल इलेक्ट्रॉनिक्स किंवा जटिल रसायनशास्त्रासह विशेष साहित्य आवश्यक होते.
या अभ्यासासाठी, संशोधकांनी प्राथमिक कण म्हणून 100 मायक्रॉन व्यासाच्या डिस्क तयार केल्या. SU-8 पॉलिमर-आधारित डिस्क्सवरील प्लॅटिनम पॅच हायड्रोजन पेरॉक्साइडचे पाणी आणि ऑक्सिजनमध्ये रूपांतरणास गती देऊ शकते.
सपाट पृष्ठभागावर थेंबाच्या पृष्ठभागावर ठेवल्यावर कण हायड्रोजन पेरॉक्साइडच्या थेंबाच्या वरच्या दिशेने सरकतात. ते द्रव-हवेच्या संपर्कात इतर कणांशी संवाद साधतात. प्रत्येक कण ऑक्सिजनचा एक लहान फुगा तयार करतो आणि जेव्हा दोन कण एकमेकांच्या जवळ येतात तेव्हा फुगे फुटतात आणि कण वेगळे होतात. नवीन बुडबुडे तयार होऊन प्रक्रिया पुन्हा सुरू होते.
जेव्हा कण एकत्र काम करतात तेव्हा यांग म्हणतात, "ते खूप विलक्षण आणि उपयुक्त काहीतरी करू शकतात, जे मायक्रोस्केलवर साध्य करणे खरोखर कठीण आहे. एक कण स्वतःच गतिहीन राहतो आणि आकर्षक काहीही करत नाही.
शास्त्रज्ञांनी शोधून काढले आहे की दोन कण बऱ्यापैकी विश्वासार्ह ऑसिलेटर बनवू शकतात, परंतु अधिक कण जोडले गेल्याने लय अनियमित होते. तथापि, इतरांपेक्षा किंचित भिन्न असलेल्या एका कणाची जोडणी एक "लीडर" म्हणून काम करू शकते जे तालबद्ध ऑसिलेटरमध्ये इतर कणांची पुनर्रचना करते.
हा नेता कण इतर कणांसारखाच आकाराचा आहे, परंतु त्यात प्लॅटिनमचा थोडा मोठा पॅच असल्यामुळे तो ऑक्सिजनचा मोठा बबल तयार करू शकतो. हे या कणास क्लस्टरच्या मध्यभागी स्थलांतरित करण्यास अनुमती देते, जेथे ते इतर सर्व कणांच्या दोलनांवर नियंत्रण ठेवते. संशोधकांनी शोधून काढले की ते या पद्धतीचा वापर करून कमीतकमी 11 कणांसह ऑसिलेटर तयार करू शकतात.
या ऑसिलेटरची वारंवारता कणांच्या प्रमाणानुसार 0,1 ते 0,3 हर्ट्झ पर्यंत असते; हे कमी-फ्रिक्वेंसी ऑसीलेटर्सच्या बरोबरीने आहे जे चालणे आणि हृदयाचे ठोके यासारख्या जैविक प्रक्रिया नियंत्रित करतात.
ओस्किलेटिंग करंट
संशोधकांनी हे देखील दाखवून दिले की ते या कणांचे तालबद्ध ठोके एक दोलन विद्युत प्रवाह तयार करण्यासाठी कसे वापरू शकतात. हे साध्य करण्यासाठी, त्यांनी प्लॅटिनम उत्प्रेरकाऐवजी प्लॅटिनम आणि रुथेनियम किंवा सोन्याच्या इंधन सेलचा वापर केला. इंधन सेलचे व्होल्टेज कणांच्या यांत्रिक दोलनाद्वारे एका दोलन प्रवाहात रूपांतरित केले जाते जे इंधन सेलच्या एका टोकापासून दुसऱ्या टोकापर्यंत लयबद्धपणे प्रतिकार बदलतात.
काही प्रकरणांमध्ये, जसे की लघु चालणाऱ्या रोबोटला उर्जा देताना, स्थिर करंट ऐवजी दोलन करंट निर्माण करणे फायदेशीर ठरू शकते. ही पद्धत एमआयटी संशोधकांनी हे दाखवण्यासाठी वापरली होती की ते मायक्रो-अॅक्ट्युएटरला शक्ती देऊ शकतात जे कॉर्नेल विद्यापीठाच्या संशोधकांनी पूर्वी तयार केलेल्या लहान चालणाऱ्या रोबोटचे पाय म्हणून काम करतात. पहिल्या मॉडेलच्या लेसर स्त्रोताला मानवाद्वारे प्रवाहित करणे आवश्यक होते, वैकल्पिकरित्या पायांच्या प्रत्येक संचाला उद्देशून. कणांपासून अॅक्ट्युएटरपर्यंत विद्युतप्रवाह प्रसारित करण्यासाठी वायरचा वापर करून, एमआयटी संशोधकांनी हे दाखवून दिले की त्याच्या कणांद्वारे तयार केलेले अंगभूत दोलन प्रवाह मायक्रोरोबोटिक लेगच्या चक्रीय गतीला शक्ती देऊ शकते.
स्ट्रॅनोच्या मते, तो दाखवतो की यांत्रिक दोलन विद्युत दोलनात कसे रूपांतरित केले जाऊ शकते, ज्याचा वापर रोबोटिक कार्यांना शक्ती देण्यासाठी केला जाऊ शकतो.
जलप्रदूषणावर लक्ष ठेवण्यासाठी सेन्सर म्हणून वापरल्या जाऊ शकणार्‍या छोट्या स्वायत्त रोबोट्सचे थवे नियंत्रित करणे हा या प्रकारच्या तंत्रज्ञानाचा संभाव्य उपयोग आहे.
स्रोत: techxplore
Günceleme: 13/10/2022 19:56
टिप्पणी करणारे प्रथम व्हा