Живые реснички шевелятся, сгибаются и двигаются посредством сложных закручивающихся движений. Исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук разработали микроструктурный столб из светочувствительного жидкокристаллического эластомера, который ведет себя так же, как реальные реснички.
Ученые говорят, что, когда свет попадает на микроструктуру, основные строительные блоки жидкокристаллического эластомера перестраиваются и вся структура меняет форму. Это происходит следующим образом. Во-первых, место, куда попадает свет, становится прозрачным, что позволяет свету глубже проникать в материал, вызывая дополнительные деформации. Во-вторых, по мере того, как материал деформируется, и форма изменяется, новое точка на столбе подвергается воздействию света, в результате чего эта область также меняет форму.
«Эта внутренняя и внешняя петля обратной связи дает нам саморегулирующийся материал. Как только вы включаете свет, он выполняет всю свою работу», — говорит Шуконг Ли, соавтор работы.
Исследователи отмечают, что ученые пытались создать крошечные искусственные реснички для миниатюрных роботизированных систем на протяжении длительного времени. Создание таких структур размером меньше человеческого волоса обычно требует многоэтапных процессов и различных стимулов для создания сложных движений, что ограничивает их широкомасштабное применение.
Предложенное в исследовании решение напротив состоит только из одного материала и требует одного внешнего стимула. Как отмечают авторы разработки, специфические изгибы и движения материала меняются вместе с его формой, что делает эти простые структуры бесконечно реконфигурируемыми и настраиваемыми. Например, в своей работе исследователи продемонстрировали движение круглых, квадратных, L- и T-образных, а также пальмообразных конструкций.
«Мы показали, что можем запрограммировать хореографию этого динамического танца, адаптируя ряд параметров, включая угол освещения, интенсивность света, молекулярное выравнивание, геометрию микроструктуры, температуру, интервалы и продолжительность облучения», — говорит Майкл Лерх, соавтор статьи.
Исследователи полагают, что самоуправляемые и программируемые микронные структуры можно использовать для целого ряда приложений, включая мягкую робототехнику, биосовместимые медицинские устройства и даже динамическое шифрование информации.
Читать далее
Посмотрите на «бесшумный» дрон с ионным двигателем нового поколения
Вспышки энергии на тысячи лет жизни: ученые поняли, как они появляются на Солнце
НАСА опубликовало «звуки» черной дыры: их может послушать любой желающий