Mint Pavlov kutyája, ez a hőre lágyuló műanyag is egy új trükköt tanul: Séta

A finn kutatók műanyagdarabokat "oktatnak" a fény irányítása alatt történő járásra. A kidolgozott módszer, amelyet december 4-én tettek közzé a Matter folyóiratban, először egy szintetikus működtető "megtanul" új "trükköket" csinálni korábbi tapasztalatai alapján, számítógépes programozás nélkül.

kutyájához

Ezek a hőre érzékeny folyadékkristályos polimer hálózatokból és egy festékrétegből készült műanyagok lágy működtetők, amelyek képesek energiát mechanikai mozgássá alakítani. Kezdetben a működtető csak a hőre reagál, de a fény és a hő társításával megtanul reagálni a fényre. Válaszul a működtető hasonlóan meghajlik, amikor az ember meghajlítja a mutatóujját. A működtető rendszeres besugárzásával "jár", mint egy hüvelyféreg, 1 mm/s sebességgel, körülbelül ugyanolyan ütemben, mint egy csiga.

"Kutatásunk lényegében azt a kérdést teszi fel, hogy egy élettelen anyag valahogy nagyon leegyszerűsítve tanulhat-e" - mondja Arri Priimägi (@APriimagi) vezető szerző, Tamperei Egyetem. "Kollégám, Olli Ikkala professzor, az Aalto Egyetemről feltette a kérdést: Tudnak-e tanulni az anyagok, és mit jelent, ha az anyagok megtanulják? Ezután összefogtunk ebben a kutatásban, hogy olyan robotokat állítsunk elő, amelyek valahogy új trükköket tanulnak." A kutatócsoport tagjai között van még posztdoktori kutatók, Hao Zeng, Tamperei Egyetem, és Hang Zhang, Aalto Egyetem.

A kondicionáló folyamat, amely a fényt a hővel társítja, lehetővé teszi a felületen lévő festék diffundálódását az egész működtetőben, kékessé téve azt. A jelenség növeli az általános fényabszorpciót, ami fokozza a fototermikus hatást és emeli a működtető hőmérsékletét. Ezután "megtanul" hajlítani besugárzáskor.

"Ezt a tanulmányt Pavlov kutyakísérlete inspirálta" - mondja Priimägi. A kísérlet során egy kutya nyálasan reagál az étel látására. Ezután Pavlov csengetett, mielőtt a kutya eledelt adott volna. Néhány ismétlés után a kutya a haranghoz társította az ételt, és a csengő hallatán nyálasodni kezdett. "Ha belegondolunk a rendszerünkbe, a hő megfelel az ételnek, a fény pedig a harangnak felel meg Pavlov kísérletében."

"Sokan azt fogják mondani, hogy túl messzire toljuk ezt a hasonlatot" - mondja Priimägi. "Bizonyos értelemben ezeknek az embereknek igazuk van, mert a biológiai rendszerekhez képest az általunk vizsgált anyag nagyon egyszerű és korlátozott. De megfelelő körülmények között a hasonlat áll fenn." A csapat következő lépése a rendszerek komplexitásának és irányíthatóságának növelése annak érdekében, hogy megtalálják a biológiai rendszerekre vonható analógiák határait. "Célunk olyan kérdések feltevése, amelyek lehetővé tehetik számunkra, hogy új megvilágításból nézzük az élettelen anyagokat."

De a gyaloglás mellett a rendszerek "felismerhetik" és reagálhatnak a fény különböző hullámhosszaira, amelyek megfelelnek a festékének bevonatának. Ez a tulajdonság teszi az anyagot hangolható, távvezérelhető lágy mikrorobotokká, ideális anyagként az orvosbiológiai alkalmazásokhoz.

"Azt hiszem, sok jó szempont van ott. Ezek a távvezérelt folyadékkristályos hálózatok úgy viselkednek, mint a kis mesterséges izmok" - mondja Priimägi. "Remélem és hiszek abban, hogy a jövőben számos módon hasznosíthatják az orvosbiológiai területet, többek között a fotonika területén."