Акустический контроль в наномире

13.10.2023

Инженеры из Германии и Швейцарии представили инновационных микророботов, управляемых звуком.

Эти устройства реагируют на колебания внешнего звукового поля, маневрируя в узких трубках. Эта технология может быть адаптирована для точной доставки лекарств внутри сосудов и проведения минимально инвазивных операций.

Исследователи вдохновились механикой движения бактерий спирохетов при разработке этой концепции. Клетки этих микроорганизмов имеют спиральную форму и, перемещаясь в вязкой жидкости, осуществляют передвижение вперед.

Инженеры создали микророботов, применяя аналогичные принципы движения. С использованием 3D-принтера они изготовили микроскопический вихревой механизм из нетоксичного полимера размером 350 мкм в длину и 100 мкм в диаметре. Устройство поместили в стеклянную трубку, заполненную водой. Под воздействием внешнего акустического поля молекулы жидкости вибрируют, создавая вихрь, который двигает робота вперед.

В ходе серии экспериментов ученые продемонстрировали, что изменяя характеристики звуковых волн, можно управлять скоростью и направлением движения робота. Микроробот реагирует на звуковые стимулы с частотой от 12 до 19 кГц. При увеличении частоты звуковых колебаний робот двигается вверх по трубе, наклоненной под углом 45°.

Ученые по всему миру работают над созданием различных систем для точной доставки лекарств. Одним из распространенных решений являются микророботы, управляемые магнитным полем. Но у этого подхода есть сложности и ограничения, такие как сложное производство и массивное оборудование для управления. Роботы, управляемые звуком, рассматриваются инженерами как перспективное альтернативное решение.

<< Назад: Литий-серные аккумуляторы 13.10.2023

>> Вперед: Крепкие строительные блоки из водорослей 12.10.2023

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Синаптический транзистор, имитирующий человеческий мозг 29.12.2023 Международная группа ученых из ведущих университетов США добилась важного прогресса в интеграции компьютерной архитектуры с человеческим мозгом, создав инновационный синаптический транзистор. Это устройство предоставляет возможность преодолеть разрыв между биологическими и электронными системами. Традиционные различия в обработке и хранении информации между мозгом и компьютерами представляли серьезный вызов для ученых. В отличие от обычных компьютеров, которые передают данные между процессором и памятью, человеческий мозг выполняет обе эти функции одновременно. Решением этой проблемы стало создание новой ячейки памяти, способной выполнять функции транзистора. Ключевым моментом в этом исследовании стало разработанное устройство - синаптический транзистор, функционирующий при комнатной температуре и потребляющий минимальное количество энергии - всего 20 пиковатт (пВт). Ученые сфокусировались на использовании муаровых квантовых материалов, обычно требующих криогенных условий, и успешно продемонстрировали работу своего изобретения при комнатной температуре, открыв новые горизонты в области наноэлектроники. Синаптический транзистор состоит из двух слоев материала атомной толщины - графена и нитрида бора, перекрывающихся с небольшим смещением в горизонтальной плоскости. Основной секрет заключается в создании муарового узора путем поворота одного слоя под определенным углом, вызывающего уникальные взаимодействия, известные как "магические углы". Эти углы индуцируют кулоновское взаимодействие между материалами, что приводит к экзотическим электрическим явлениям, невидимым в обычных материалах. Исследователи также создали нейронные схемы на основе этих синаптических транзисторов, успешно обучив их ассоциативному обучению. Экспериментальные схемы успешно распознали двоичные группы цифр, такие как 000 и 111, демонстрируя точность в 97,5 процента. Муаровый синаптический транзистор предоставляет эффективные схемы для вычислений в памяти и обещает стать передовой технологией в области искусственного интеллекта и машинного обучения. Создание синаптического транзистора является значительным прогрессом в интеграции биологических и электронных систем. Эта технология обещает революцию в области наноэлектроники, а также предоставляет новые возможности для развития искусственного интеллекта и машинного обучения.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025