แรงบันดาลใจจากเมล็ดของต้นเมเปิล วิศวกรได้สร้างไมโครชิปที่บินได้
BY RAHUL RAO | เผยแพร่ 23 ก.ย. 2564 19:00 น
เทคโนโลยี
สิ่งแวดล้อม
ศาสตร์
ภาพระยะใกล้ของเมล็ดเมเปิ้ลสีแดง ที่ยังคงเป็นสีแดง สีเขียว และยังไม่สุก
ใบปลิวแสนอร่อยเหล่านี้ (ใช่ เมล็ดข้างในกินได้!) เป็นแรงบันดาลใจให้ไมโครชิปตรวจสอบขนาดไม่ใหญ่ไปกว่าเม็ดทราย สวนสัตว์/Pixabay
ในป่าบางแห่งซึ่งมีต้นเมเปิลอยู่มากมาย
ฤดูกาลที่เปลี่ยนไปนั้นเป็นการบอกถึงการมาถึงของฝูงสะมารา แต่สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่ข้อบกพร่อง บางครั้งเรียกว่าต้นเมเปิลคีย์ เวอร์ลิจิก หรือทวิสเตอร์ เมล็ดเหล่านี้มีลักษณะคล้ายใบพัดเฮลิคอปเตอร์ที่ละเอียดอ่อน หมุนวนด้วยแอโรไดนามิกที่ซับซ้อนซึ่งทำให้พวกมันสามารถถูกลมพัดพาไปได้ไกล
ความสามารถทางคณิตศาสตร์ของ Gladys West ช่วยให้ GPS เป็นไปได้
ตอนนี้ใช้ใบปลิวที่มีเสน่ห์เหล่านี้ทำให้มีขนาดเล็กลงและแทนที่เมล็ดจริงด้วยไมโครชิป สิ่งที่คุณมีคือกลุ่มอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กในอากาศ ซึ่งแต่ละอันอาจมีขนาดไม่เกินเม็ดทราย
นั่นใกล้เคียงกับสิ่งที่วิศวกรของ Northwestern University สร้างขึ้น พวกเขาอ้างว่าชิปปีกเล็ก ๆ ของพวกเขา – “ไมโครฟลิเออร์” ที่พวกเขาเรียก – เป็นวัตถุบินที่มนุษย์สร้างขึ้นที่เล็กที่สุดที่เคยมีมา ในไม่ช้า สิ่งเหล่านี้อาจกลายเป็นวิธีการตรวจสอบสิ่งแวดล้อมใหม่ล่าสุดและมีขนาดเล็กที่สุด
เปลี่ยนเซ็นเซอร์ผิวหนังให้เป็นชิปบิน
นักวิจัยจาก Northwestern ได้ทำงานเกี่ยวกับเซ็นเซอร์เทคโนโลยีชีวภาพมาอย่างยาวนานเพื่อจะใส่เข้าไปในร่างกายมนุษย์ อุปกรณ์ประเภทนี้มีขนาดค่อนข้างเล็ก แต่ทรงพลัง พกพาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถใส่เข้าไปในส่วนต่างๆ เช่น ลำไส้หรือผิวหนัง จากนั้นจึงสื่อสารกับโลกภายนอก เมื่อพวกเขาทำงานเสร็จแล้ว บางส่วนสามารถละลายไปตามธรรมชาติของร่างกายคุณได้
John Rogers วิศวกรชีวการแพทย์จาก Northwestern University และหนึ่งในหัวหน้านักวิจัยของโครงการล่าสุดกล่าว
ในการเริ่มปฏิบัติภารกิจนั้น งานใหญ่อย่างแรกคือการหาวิธีที่จะปล่อยและกระจายพวกมันไปทั่วบริเวณกว้าง เช่น ขนาดของฟาร์มขนาดใหญ่ ในตอนแรก นักวิจัยคิดที่จะพยายามสร้างอุปกรณ์ที่สามารถบินได้โดยการกระพือปีกเล็กๆ อย่างแท้จริง เช่น ค้างคาวอิเล็กทรอนิกส์
“นั่นเป็นความท้าทายด้านวิศวกรรมที่ค่อนข้างยาก ดังนั้นเราจึงหันไปหาแรงบันดาลใจทางชีวภาพในด้านอื่นในการบินแบบควบคุม” โรเจอร์สกล่าว
พื้นที่นั้นคือโลกของพืช โดยเฉพาะอย่างยิ่ง
เมล็ดพืชที่มีปีกเพื่อช่วยพามันไปในสายลม การทำการจำลองเพื่อปรับแต่งโครงสร้าง นักวิจัยพบว่ามันเป็นเมล็ดของต้นเมเปิลที่ให้การออกแบบที่ดีที่สุด
ไมโครชิปของพวกมันมีปีกสามปีกไม่เหมือนกับต้นเมเปิล samaras มันยังเต็มไปด้วยแหล่งพลังงานขนาดเล็ก เซ็นเซอร์เพื่อรวบรวมข้อมูล หน่วยความจำเพื่อเก็บข้อมูลนั้น และเสาอากาศเพื่อถ่ายทอดสิ่งที่ค้นพบไปยังคอมพิวเตอร์หรือโทรศัพท์ แม้ว่าปีกจะติดอยู่กับไมโครชิป แต่ก็ไม่ได้เป็นแบบอิเล็กทรอนิกส์เลย
[ที่เกี่ยวข้อง: การทำความเข้าใจปัญหาการขาดแคลนชิปทั่วโลก วิกฤตครั้งใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับส่วนประกอบขนาดเล็ก]
ชิปบินในห้องแล็บ
การสร้างอุปกรณ์ทำให้เกิดความท้าทายอีกประการหนึ่ง โดยทั่วไปแล้ว ไมโครชิปจะได้รับการออกแบบ สร้าง และบรรจุแบบแบน ซึ่งเท่ากับพื้นที่ 2 มิติ แต่เพื่อให้บรรลุการบินที่มีประโยชน์ ปีกของอุปกรณ์จำเป็นต้องขยายออกเป็น 3 มิติ นักวิจัยแก้ไขปัญหานี้ด้วยการสร้างชิปบนฐานยางยืด ปล่อยให้ยางเด้งกลับในลักษณะที่ดูแลจัดการอย่างดี แล้วปีกก็จะเด้งขึ้นมาในสภาพที่ใช้งานได้อย่างสมบูรณ์
มดดำที่อยู่ถัดจากชิปบินด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่มีสามปีก
ไมโครฟลิเออร์ข้างๆ มดทั่วไปแสดงให้เห็นว่าสิ่งเหล่านี้เล็กแค่ไหน มหาวิทยาลัยนอร์ธเวสเทิร์น
“นี่เป็นรายงานฉบับแรกของแนวคิดประเภทนี้” โรเจอร์สกล่าว “เราไม่พร้อมที่จะพลิกสวิตช์ในสายการผลิตไม่ว่าจะด้วยวิธีใดก็ตาม”
แต่นักวิจัยเชื่อว่าการออกแบบมีศักยภาพที่จะขยายไปสู่การผลิตจำนวนมากได้อย่างง่ายดาย ความจริงที่ว่าไมโครฟลิเออร์สามารถสร้างได้ในการตั้งค่าเดียวกันกับไมโครชิปทั่วไปอื่นๆ ถือเป็นโบนัสก้อนโต
[ที่เกี่ยวข้อง: เซอร์ไพรส์: มดมีฟัน นี่เป็นวิธีที่ทำให้พวกเขาเฉียบคม]
เพื่อประโยชน์ในการสร้างอุปกรณ์ที่สามารถตรวจสอบสภาพแวดล้อมได้ นักวิจัยได้นำไมโครฟลิเออร์ไปทดสอบในการใช้งานหลายอย่างแล้ว ได้แก่ การบันทึกค่า pH ของน้ำ การตรวจจับอนุภาคในอากาศ และการวัดระดับแสงแดด พวกเขาเผยแพร่ผลงานของพวกเขาใน Nature เมื่อวันพฤหัสบดี
โรเจอร์สและเพื่อนร่วมงานจินตนาการว่าฝูงไมโครฟลิเออร์กำลังล่องลอยจากเครื่องบินหรืออาคารสูงในอนาคต ปล่อยออกมาทั่วเมือง พวกเขาสามารถวัดระดับมลพิษทางอากาศที่ระดับความสูงต่างๆ ปลดปล่อยภัยพิบัติด้านสิ่งแวดล้อม เช่น สารเคมีที่หกรั่วไหล และพวกเขาสามารถติดตามได้ว่ามนุษย์ไปที่ไหนไม่ได้
ไมโครฟลิเออร์ยังสามารถมองดูท้องฟ้าเพื่อหาอนุภาคในอากาศที่เป็นพาหะนำโรค เช่นเดียวกับที่โลกใช้หน้ากากและที่กั้นกระจกเพื่อกันภัยในช่วงครึ่งปีที่ผ่านมา
ทำความสะอาดในภายหลัง
ตอนนี้พวกเขาได้รับการออกแบบภายใต้เข็มขัดของพวกเขาแล้ว Rogers และเพื่อนร่วมงานของเขาหวังว่าจะสร้างต่อไป พวกเขากำลังนึกภาพไมโครฟลิเออร์นี้เป็นเพียงจุดเริ่มต้นสำหรับอุปกรณ์อีกหลายประเภท: ไมโครฟลิเออร์ที่โดดร่มเหมือนเมล็ดดอกแดนดิไลอันหรือเหินเหมือนเมล็ดแตงกวาชวา
แต่การเฝ้าติดตามสภาพแวดล้อมด้วยอุปกรณ์ที่ไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมนั้นไม่ใช่เรื่องดี “หากคุณกำลังคิดที่จะแจกจ่ายอุปกรณ์ขนาดเล็กจำนวนหลายพันชิ้นหรืออาจจะเป็นหมื่นชิ้นทั่วทั้งสภาพแวดล้อม … คุณกำลังแจกจ่ายขยะอิเล็กทรอนิกส์โดยพื้นฐานแล้วใช่หรือไม่” โรเจอร์สถาม
นั่นคือจุดที่ประสบการณ์ของพวกเขาสร้างอุปกรณ์ที่ละลายในร่างกายมนุษย์: วัสดุที่ใช้สำหรับไมโครฟลิเออร์สามารถย่อยสลายได้ตามธรรมชาติในน้ำใต้ดิน (คุณสามารถดูวิดีโอได้ที่นี่)
หากปราศจากความรู้ความชำนาญในการละลายดังกล่าว โรเจอร์สกล่าวว่า “เราอาจไม่ได้เริ่มต้นเส้นทางการวิจัยนี้ตั้งแต่แรก”
Credit : conviviosfraternos.com cdmasternow.com petermazz.com cubmasterchris.info
