माइक्रो-इमर्जेंट व्यवहार के रूप में जानी जाने वाली घटना का उपयोग करते हुए, MIT इंजीनियरों ने प्राथमिक माइक्रोपार्टिकल्स बनाए हैं जो सामूहिक रूप से परिष्कृत गतिविधियों का उत्पादन कर सकते हैं, जैसे कि चींटी कॉलोनी निर्माण सुरंगें या भोजन के लिए चारा। जब माइक्रोपार्टिकल्स सहयोग करते हैं, तो वे एक ऐसी घड़ी बना सकते हैं जो बहुत कम आवृत्ति पर दोलन करती है। शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया है कि छोटे रोबोटिक उपकरणों को शक्ति प्रदान करने के लिए इन दोलनों का उपयोग करना संभव है।
"इस व्यवहार को एक अंतर्निर्मित दोलन विद्युत संकेत में अनुवादित किया जा सकता है, जो भौतिकी के लिए रुचि के अलावा, माइक्रोरोबोटिक स्वायत्तता में अत्यधिक प्रभावी हो सकता है। कई विद्युत भागों को इस तरह के ऑसिलेटरी इनपुट की आवश्यकता होती है, जिसमें हाल ही में एमआईटी स्नातक और अध्ययन के मुख्य लेखकों में से एक जिंगफान यांग शामिल हैं।"
नए थरथरानवाला के घटक कण एक सरल रासायनिक तंत्र में संलग्न होते हैं जो उन्हें छोटे गैस बुलबुले बनाकर और फोड़कर एक दूसरे के साथ संवाद करने की अनुमति देता है। इन अंतःक्रियाओं, सही परिस्थितियों में, एक थरथरानवाला में परिणत होता है जो कुछ सेकंड के अंतराल पर एक घड़ी की तरह धड़कता है।
एमआईटी में केमिकल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर माइकल स्ट्रानो के अनुसार, "हम बहुत ही सरल नियमों या गुणों की तलाश करने की कोशिश कर रहे हैं जिन्हें आप अपेक्षाकृत सरल माइक्रोरोबोटिक मशीनों में कोड कर सकते हैं ताकि हम उन्हें अत्यधिक परिष्कृत कार्यों को सामूहिक रूप से कर सकें।"
प्रोफेसर टॉड मर्फी के मार्गदर्शन में नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी में स्नातक छात्र थॉमस बेरुएटा, यांग के साथ अध्ययन के सह-लेखक हैं।
कीट उपनिवेश जैसे चींटियाँ और मधुमक्खियाँ ऐसे कार्य कर सकती हैं जिन्हें समूह का एक भी सदस्य कभी पूरा नहीं कर सकता, जो कि आकस्मिक व्यवहार का एक उदाहरण है।
"चींटियों का दिमाग छोटा होता है और वे बेहद बुनियादी संज्ञानात्मक कार्य करती हैं, लेकिन जब वे एक साथ काम करती हैं तो वे आश्चर्यजनक चीजें कर सकती हैं। वे भोजन इकट्ठा कर सकते हैं और इन जटिल सुरंग प्रणालियों को बना सकते हैं, "स्ट्रानो कहते हैं। "मेरे जैसे भौतिक विज्ञानी और इंजीनियर इन नियमों को समझना चाहते हैं क्योंकि इसका मतलब है कि हम छोटे जीव बना सकते हैं जो जटिल कार्यों को पूरा करने के लिए मिलकर काम करते हैं।"
इस परियोजना में, लक्ष्य ऐसे कण बनाना था जो बहुत कम आवृत्तियों पर दोलन या लयबद्ध गति उत्पन्न कर सकें। कुछ समय पहले तक, कम आवृत्ति वाले माइक्रो-ऑसिलेटर बनाने के लिए महंगे, जटिल इलेक्ट्रॉनिक्स या जटिल रसायन विज्ञान के साथ विशेष सामग्री की आवश्यकता होती थी।
इस अध्ययन के लिए, शोधकर्ताओं ने प्राथमिक कणों के रूप में व्यास में 100 माइक्रोन के डिस्क बनाए। SU-8 पॉलिमर-आधारित डिस्क पर प्लैटिनम पैच हाइड्रोजन पेरोक्साइड के पानी और ऑक्सीजन में रूपांतरण को तेज कर सकता है।
एक सपाट सतह पर छोटी बूंद की सतह पर रखे जाने पर कण हाइड्रोजन पेरोक्साइड की छोटी बूंद के शीर्ष की ओर बढ़ते हैं। वे तरल-वायु संपर्क में अन्य कणों के साथ बातचीत करते हैं। प्रत्येक कण ऑक्सीजन का एक छोटा बुलबुला बनाता है, और जब दो कण परस्पर क्रिया करने के लिए पर्याप्त रूप से पास हो जाते हैं, तो बुलबुले फट जाते हैं और कण अलग हो जाते हैं। फिर प्रक्रिया नए बुलबुले के गठन के साथ फिर से शुरू होती है।
जब कण एक साथ काम करते हैं, यांग कहते हैं, "वे कुछ बहुत ही शानदार और उपयोगी कर सकते हैं, जो वास्तव में सूक्ष्म स्तर पर हासिल करना मुश्किल है। एक कण अपने आप गतिहीन रहता है और कुछ भी आकर्षक नहीं करता है।
वैज्ञानिकों ने पता लगाया है कि दो कण काफी विश्वसनीय थरथरानवाला बना सकते हैं, लेकिन जैसे-जैसे अधिक कण जुड़ते जाते हैं, लय अनिश्चित हो जाती है। हालांकि, एक कण का जोड़ जो दूसरों से थोड़ा अलग है, एक "लीडर" के रूप में काम कर सकता है जो अन्य कणों को एक लयबद्ध थरथरानवाला में पुनर्व्यवस्थित करता है।
यह नेता कण अन्य कणों के समान आकार का है, लेकिन क्योंकि इसमें प्लैटिनम का थोड़ा बड़ा पैच होता है, यह ऑक्सीजन का एक बड़ा बुलबुला पैदा कर सकता है। यह इस कण को क्लस्टर के केंद्र में स्थानांतरित करने की अनुमति देता है, जहां यह अन्य सभी कणों के दोलनों को नियंत्रित करता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि वे इस पद्धति का उपयोग करके कम से कम 11 कणों के साथ दोलक बना सकते हैं।
कणों की मात्रा के आधार पर इस थरथरानवाला की आवृत्ति 0,1 से 0,3 हर्ट्ज तक होती है; यह कम आवृत्ति वाले ऑसिलेटर्स के बराबर है जो चलने और दिल की धड़कन जैसी जैविक प्रक्रियाओं को नियंत्रित करते हैं।
दोलन धारा
शोधकर्ताओं ने यह भी दिखाया कि कैसे वे इन कणों की लयबद्ध धड़कन का उपयोग एक दोलनशील विद्युत प्रवाह बनाने के लिए कर सकते हैं। इसे प्राप्त करने के लिए, उन्होंने प्लैटिनम उत्प्रेरक के बजाय प्लैटिनम और रूथेनियम या सोने के ईंधन सेल का इस्तेमाल किया। ईंधन सेल के वोल्टेज को कणों के यांत्रिक दोलन द्वारा एक दोलन धारा में परिवर्तित किया जाता है जो लयबद्ध रूप से ईंधन सेल के एक छोर से दूसरे छोर तक प्रतिरोध को बदलते हैं।
कुछ मामलों में, जैसे कि लघु चलने वाले रोबोटों को शक्ति प्रदान करते समय, एक स्थिर धारा के बजाय एक दोलनशील धारा उत्पन्न करना फायदेमंद हो सकता है। इस पद्धति का उपयोग एमआईटी शोधकर्ताओं द्वारा यह प्रदर्शित करने के लिए किया गया था कि वे एक माइक्रो-एक्ट्यूएटर को शक्ति प्रदान कर सकते हैं जो पहले कॉर्नेल विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं द्वारा बनाए गए एक छोटे से चलने वाले रोबोट के पैरों के रूप में कार्य करता था। पहले मॉडल के लेजर स्रोत को मानव द्वारा दोलन करने की आवश्यकता थी, बारी-बारी से पैरों के प्रत्येक सेट पर लक्षित। कणों से एक्ट्यूएटर तक करंट को संचारित करने के लिए एक तार का उपयोग करके, MIT के शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया कि इसके कणों द्वारा निर्मित बिल्ट-इन ऑसिलेटिंग करंट माइक्रोरोबोटिक लेग की चक्रीय गति को शक्ति प्रदान कर सकता है।
स्ट्रानो के अनुसार, वह दर्शाता है कि कैसे एक यांत्रिक दोलन को विद्युत दोलन में बदला जा सकता है, जिसका उपयोग तब रोबोटिक कार्यों को करने के लिए किया जा सकता है।
जल प्रदूषण की निगरानी के लिए सेंसर के रूप में इस्तेमाल किए जा सकने वाले छोटे स्वायत्त रोबोटों के झुंड को नियंत्रित करना इस प्रकार की तकनीक के संभावित उपयोगों में से एक है।
स्रोत: टेकएक्सप्लोर
📩 13/10/2022 19:56
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