Вдохновленные семенами кленовых деревьев, инженеры создали летающий микрочип.
В некоторых уголках лесов, где в изобилии растут клены, смена времен года предвещает прибытие стаи странных насекомых. Но это не жучки. Иногда называемые кленовыми ключами, вихрями или твистерами, эти семена напоминают тонкие лопасти вертолета, вращающиеся с помощью сложной аэродинамики, которая позволяет ветру разносить их далеко и широко.
Теперь возьмите эти очаровательные листовки, сделайте их еще более миниатюрными и замените настоящие семена микрочипами. Тогда у вас есть рой крошечной бортовой электроники, каждая из которых потенциально не больше песчинки.
Это близко к тому, что создали инженеры Северо-Западного университета. Они утверждают, что их маленькие крылатые чипы—“микроволокна”, как они их называют, — являются самыми маленькими когда-либо созданными человеком летающими объектами. Вскоре они могут стать новейшим, самым миниатюрным способом мониторинга окружающей среды.
Превращение кожных датчиков в летающие чипы
Северо-западные исследователи долгое время работали над биотехнологическими датчиками, предназначенными для введения в человеческое тело. Такого рода устройства уже довольно маленькие, но мощные, с электроникой, которая может помещаться в такие места, как кишечник или кожа, а затем взаимодействовать с внешним миром. Когда они выполнят свою работу, некоторые из них могут естественным образом раствориться в биологической материи вашего тела.
“Мы всегда ценили, что многие из этих базовых технологий также могут быть адаптированы и использованы для мониторинга окружающей среды”, - говорит Джон Роджерс, инженер-биомедицин Северо-Западного университета и один из ведущих исследователей этого последнего проекта.
При выполнении этой миссии первой большой задачей было найти способ освободить и рассредоточить их на большой территории — скажем, размером с большую ферму. Сначала исследователи подумывали о том, чтобы попытаться создать устройство, которое могло бы летать, буквально хлопая крошечными крыльями, как электронная летучая мышь. “Это довольно сложная инженерная задача, и поэтому мы обратились к другой области биологического вдохновения в управляемом полете”,- говорит Роджерс.
Этой областью был растительный мир: в частности, семена, у которых есть крылья, помогающие нести их по ветру. Проводя моделирование для точной настройки структуры, исследователи обнаружили, что именно семя клена дало им окончательный дизайн.
Однако, в отличие от кленовых насекомых, их микрочип имеет три крыла. Он также оснащен крошечным источником питания, датчиками для сбора данных, памятью для хранения этих данных и антенной для передачи результатов на компьютер или телефон. Но даже несмотря на то, что крылья прикреплены к микрочипу, на самом деле они вовсе не электронные.
Летающие чипы в лаборатории
Создание устройства представляло собой еще одну сложную задачу. Микрочипы, как правило, проектируются, изготавливаются и упаковываются плоскими, что составляет 2D-пространство. Но для достижения любого полезного полета крылья устройства должны были превратиться в 3D. Исследователи обошли эту проблему, построив чип на основе растянутой резины. Позвольте этой резине отскочить в тщательно продуманной манере, и крылья, по сути, придут в полностью функциональное состояние.
“Это первый отчет о такого рода концепциях”, - говорит Роджерс. “Мы ни в коем случае не готовы переключить производственную линию”.
Но исследователи считают, что у этой конструкции есть потенциал для легкого внедрения в массовое производство. Тот факт, что микроволокна могут быть встроены в ту же конфигурацию, что и любой другой обычный микрочип, является большим бонусом.
В интересах создания устройств, способных контролировать окружающую среду, исследователи уже протестировали свои микроволны в ряде приложений: для регистрации рН воды, обнаружения твердых частиц в воздухе и измерения уровня солнечного света. Они опубликовали свою работу в журнале Nature в четверг.
Роджерс и его коллеги представляют, как в будущем стаи их дрейфующих микроволокон будут сбрасываться с самолетов или высотных зданий. Выпущенные над городом, они могли измерять уровни загрязнения воздуха на разных высотах. Освободившись из-за экологической катастрофы, такой как разлив химического вещества, они могли бы следить за тем, куда люди не могут попасть.
Микроволны также могли бы наблюдать за небом в поисках частиц, переносимых воздушно-капельным путем, подобных тем, от которых мир последние полтора года защищался масками и стеклянными барьерами.
Но нехорошо следить за окружающей средой с помощью экологически неблагоприятных устройств. “Если вы планируете распространять тысячи или, может быть, даже десятки тысяч крошечных устройств в среде … по сути, вы распространяете электронный мусор?” - спрашивает Роджерс.
Вот где проявляется их опыт создания устройств, которые растворяются в человеческом теле: материалы, которые они используют для микроволокон, могут естественным образом разлагаться в подземных водах
В некоторых уголках лесов, где в изобилии растут клены, смена времен года предвещает прибытие стаи странных насекомых. Но это не жучки. Иногда называемые кленовыми ключами, вихрями или твистерами, эти семена напоминают тонкие лопасти вертолета, вращающиеся с помощью сложной аэродинамики, которая позволяет ветру разносить их далеко и широко.
Теперь возьмите эти очаровательные листовки, сделайте их еще более миниатюрными и замените настоящие семена микрочипами. Тогда у вас есть рой крошечной бортовой электроники, каждая из которых потенциально не больше песчинки.
Это близко к тому, что создали инженеры Северо-Западного университета. Они утверждают, что их маленькие крылатые чипы—“микроволокна”, как они их называют, — являются самыми маленькими когда-либо созданными человеком летающими объектами. Вскоре они могут стать новейшим, самым миниатюрным способом мониторинга окружающей среды.
Превращение кожных датчиков в летающие чипы
Северо-западные исследователи долгое время работали над биотехнологическими датчиками, предназначенными для введения в человеческое тело. Такого рода устройства уже довольно маленькие, но мощные, с электроникой, которая может помещаться в такие места, как кишечник или кожа, а затем взаимодействовать с внешним миром. Когда они выполнят свою работу, некоторые из них могут естественным образом раствориться в биологической материи вашего тела.“Мы всегда ценили, что многие из этих базовых технологий также могут быть адаптированы и использованы для мониторинга окружающей среды”, - говорит Джон Роджерс, инженер-биомедицин Северо-Западного университета и один из ведущих исследователей этого последнего проекта.
При выполнении этой миссии первой большой задачей было найти способ освободить и рассредоточить их на большой территории — скажем, размером с большую ферму. Сначала исследователи подумывали о том, чтобы попытаться создать устройство, которое могло бы летать, буквально хлопая крошечными крыльями, как электронная летучая мышь.
“Это довольно сложная инженерная задача, и поэтому мы обратились к другой области биологического вдохновения в управляемом полете”,- говорит Роджерс.
Этой областью был растительный мир: в частности, семена, у которых есть крылья, помогающие нести их по ветру. Проводя моделирование для точной настройки структуры, исследователи обнаружили, что именно семя клена дало им окончательный дизайн.
Однако, в отличие от кленовых насекомых, их микрочип имеет три крыла. Он также оснащен крошечным источником питания, датчиками для сбора данных, памятью для хранения этих данных и антенной для передачи результатов на компьютер или телефон. Но даже несмотря на то, что крылья прикреплены к микрочипу, на самом деле они вовсе не электронные.
Летающие чипы в лаборатории
Создание устройства представляло собой еще одну сложную задачу. Микрочипы, как правило, проектируются, изготавливаются и упаковываются плоскими, что составляет 2D-пространство. Но для достижения любого полезного полета крылья устройства должны были превратиться в 3D. Исследователи обошли эту проблему, построив чип на основе растянутой резины. Позвольте этой резине отскочить в тщательно продуманной манере, и крылья, по сути, придут в полностью функциональное состояние.“Это первый отчет о такого рода концепциях”, - говорит Роджерс. “Мы ни в коем случае не готовы переключить производственную линию”.
Но исследователи считают, что у этой конструкции есть потенциал для легкого внедрения в массовое производство. Тот факт, что микроволокна могут быть встроены в ту же конфигурацию, что и любой другой обычный микрочип, является большим бонусом.
В интересах создания устройств, способных контролировать окружающую среду, исследователи уже протестировали свои микроволны в ряде приложений: для регистрации рН воды, обнаружения твердых частиц в воздухе и измерения уровня солнечного света. Они опубликовали свою работу в журнале Nature в четверг.
Роджерс и его коллеги представляют, как в будущем стаи их дрейфующих микроволокон будут сбрасываться с самолетов или высотных зданий. Выпущенные над городом, они могли измерять уровни загрязнения воздуха на разных высотах. Освободившись из-за экологической катастрофы, такой как разлив химического вещества, они могли бы следить за тем, куда люди не могут попасть.
Микроволны также могли бы наблюдать за небом в поисках частиц, переносимых воздушно-капельным путем, подобных тем, от которых мир последние полтора года защищался масками и стеклянными барьерами.
Но нехорошо следить за окружающей средой с помощью экологически неблагоприятных устройств. “Если вы планируете распространять тысячи или, может быть, даже десятки тысяч крошечных устройств в среде … по сути, вы распространяете электронный мусор?” - спрашивает Роджерс.
Вот где проявляется их опыт создания устройств, которые растворяются в человеческом теле: материалы, которые они используют для микроволокон, могут естественным образом разлагаться в подземных водах