นักวิจัยประสบความสำเร็จในการสร้างพอลิเมอร์ที่ประกอบตัวเองได้ซึ่งใหญ่กว่าพอลิเมอร์ระดับโมเลกุลถึงพันเท่า แต่ยังคงเป็นไปตามกฎฟิสิกส์สถิติแบบเดิม อย่างไรก็ตาม คอลลอยด์เมอร์เหล่านี้ต่างจากพอลิเมอร์โมเลกุลตามที่เรียกว่า กำหนดค่าใหม่ได้เนื่องจากโมโนเมอร์ที่ประกอบขึ้นเป็นโมเลกุลมีการเชื่อมโยงกันผ่านโมเลกุลดีเอ็นเอ ระบบคอลลอยด์แบบข้อต่ออิสระ
ซึ่งเป็นตัวอย่างของการประกอบตัวเอง
ตามมาตราส่วนความยาวที่สิ่งมีชีวิตทางชีววิทยาประกอบเข้าด้วยกัน อาจถูกนำมาใช้เพื่อสร้างวัสดุที่ประกอบขึ้นใหม่อย่างต่อเนื่องในโครงสร้างใหม่เพื่อตอบสนองต่อทริกเกอร์ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า เช่น การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ
การออกแบบวัสดุที่สามารถตั้งโปรแกรมล่วงหน้าเพื่อกำหนดค่าใหม่ให้เป็นโครงสร้างใหม่เป็นหนึ่งในเป้าหมายสำคัญของวิทยาศาสตร์พอลิเมอร์สมัยใหม่ ทีมนักฟิสิกส์และนักคณิตศาสตร์ที่นำโดยJasna Brujicแห่งมหาวิทยาลัยนิวยอร์กได้ก้าวไปข้างหน้าในทิศทางนี้โดยการสร้างสายคอลลอยด์แบบเส้นตรงและแยกกิ่งที่ปรับแต่งใหม่ได้อย่างอิสระจากหยด PDMS ขนาดไมครอน (แขวนลอยในน้ำ) ที่เชื่อมโยงเข้าด้วยกัน ด้วยโมเลกุลดีเอ็นเอ โซ่สามารถถอดแยกและสร้างใหม่ได้หลายครั้งโดยเพียงแค่ทำให้ร้อนและเย็นลง
Brujic อธิบาย “พันธะหยดและหยดแต่ละพันธะมีการเชื่อมโยงสองสามพันตัว ดังนั้นการควบคุมจำนวนโมเลกุลดีเอ็นเอจึงควบคุมจำนวนพันธะที่หยดสามารถทำได้” เมื่อระบบถูกทำให้ร้อน DNA จะละลายและโซ่จะหลุดออก โครงสร้างจะประกอบขึ้นใหม่เองตามธรรมชาติเมื่อเย็นลงอีกครั้ง
นักวิจัยกล่าวว่าพวกเขาประสบความสำเร็จในการสร้างคอลลอยด์มากกว่า 22,000 ตัวโดยใช้เทคนิคของพวกเขา โซ่คอลลอยด์มีความยาวระหว่าง 2 ถึง 20 หยด
“เพลียมาก”
“พอลิเมอร์เหล่านี้มีความหย่อนคล้อย มากในระดับหยดเดียว” Brujic กล่าวกับPhysics World “เราติดตามการกำหนดค่าของพวกเขาในอวกาศและเวลา และพบว่าการกำหนดค่าห่วงโซ่ทั้งหมดมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นเท่ากัน – ไม่มีมุมที่ต้องการ นี่คือเหตุผลที่เราเรียกพวกมันว่าข้อต่ออย่างอิสระ”
“พฤติกรรมนี้คล้ายกับโมเลกุลโพลีเมอร์มาก แต่ต่างจากสิ่งเหล่านี้ คอลลอยด์เมอร์สามารถประกอบและถอดประกอบซ้ำได้ภายใต้การหมุนเวียนของอุณหภูมิ เพื่อให้สามารถกำหนดค่าใหม่ได้และตอบสนองได้”
โพลีเมอร์ที่กำหนดค่าใหม่ได้ดังกล่าวอาจมีประโยชน์สำหรับการผลิตวัสดุอสัณฐานที่มีคุณสมบัติความหนืดแบบสลับได้ ตัวอย่างเช่น Brujic กล่าว “ตัวอย่างเช่น หากคุณสามารถควบคุมความจุของโมเลกุลที่เป็นส่วนประกอบเพื่อสร้างพันธะสี่พันธะต่อทุกๆ หยด และคุณปล่อยให้อิมัลชันที่เป็นผลลัพธ์ตกผลึก คุณอาจสามารถสร้างโครงเพชร ‘เหมือนมายองเนส’ ได้ ซึ่งน่าตื่นเต้น . ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจากละอองเหล่านี้มีขนาดใกล้เคียงกับความยาวคลื่นของแสง ดังนั้น ‘เพชรที่อ่อนนุ่ม’ เช่นนี้จึงอาจมีคุณสมบัติทางแสงที่แปลกใหม่ได้เช่นกัน”
เทคนิคทางสเปกโตรสโกปีอย่างง่ายเพื่อศึกษาพฤติกรรมของพอลิเมอร์ที่ส่วนต่อประสานทีมงานซึ่งรวมถึงนักวิจัยจากแผนกฟิสิกส์และCourant Institute of Mathematical Sciencesที่ NYU และภาควิชาฟิสิกส์ที่ Sapienza Universita’ di Romaกล่าวว่าตอนนี้ต้องการนำเทคนิคนี้ไปใช้กับโปรตีน
“เรายังต้องการให้คอลลอยด์มีรสชาติของดีเอ็นเอที่แตกต่างกันไปตามสายโซ่ ซึ่งจะช่วยให้พวกมันพับเป็นโครงสร้างที่ออกแบบไว้ล่วงหน้าได้” Brujic กล่าว “ระบบดังกล่าวจะเปิดทางสู่การออกแบบโปรแกรมได้”
แมงกะพรุนหุ่นยนต์ตัวใหม่อาจเป็นกุญแจสำคัญ
ในการเฝ้าติดตามและดูแลส่วนที่บอบบางของมหาสมุทรโลกโดยไม่ทำลายพวกมันหุ่นยนต์ได้รับการพัฒนาโดยทีมนักวิทยาศาสตร์ของสหรัฐฯ จากมหาวิทยาลัยฟลอริดาแอตแลนติก (FAU) และสำนักงานวิจัยกองทัพเรือสหรัฐฯ ออกแบบมาให้ว่ายน้ำได้อย่างอิสระ บังคับทิศทางจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง และว่ายผ่านช่องแคบๆ
นักวิจัยได้ ค้นพบการค้นพบของพวกเขา ในวารสาร Bioinspiration and Biomimeticsผู้เขียนที่เกี่ยวข้อง Erik Engeberg จาก FAU กล่าวว่า “การศึกษาและตรวจสอบสภาพแวดล้อมที่เปราะบาง เช่น แนวปะการัง เป็นสิ่งที่ท้าทายสำหรับนักวิจัยทางทะเลมาโดยตลอด ซอฟต์โรบ็อตมีศักยภาพสูงที่จะช่วยเหลือในเรื่องนี้
“หุ่นยนต์ไบโอมิเมติกที่อ่อนนุ่มจากปลาและสัตว์ทะเลอื่น ๆ ได้รับความนิยมในชุมชนการวิจัยในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แมงกะพรุนเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมเพราะเป็นนักว่ายน้ำที่มีประสิทธิภาพมาก
“สมรรถนะการขับเคลื่อนของพวกมันเกิดจากรูปร่างของร่างกาย ซึ่งสามารถสร้างกระแสน้ำวน การขับเคลื่อนของไอพ่น การพายเรือ และการเคลื่อนไหวโดยใช้แรงดูด”
เพื่อควบคุมประสิทธิภาพนี้ นักวิจัยได้ใช้รูปร่างของแมงกะพรุนพระจันทร์ ( Aurelia aurita ) ในช่วงระยะตัวอ่อนของวงจรชีวิตของมัน ในขณะที่การออกแบบแมงกะพรุนหุ่นยนต์ก่อนหน้านี้ใช้กลไกการขับเคลื่อนที่หลากหลาย การออกแบบของทีมสำหรับแมงกะพรุนตัวใหม่นั้นใช้โครงข่ายไฮดรอลิกในการขับเคลื่อน
Engeberg กล่าวว่า “แอปพลิเคชันหลักของหุ่นยนต์คือการสำรวจและตรวจสอบระบบนิเวศที่ละเอียดอ่อน ดังนั้นเราจึงเลือกตัวกระตุ้นเครือข่ายไฮดรอลิกแบบอ่อนเพื่อป้องกันความเสียหายโดยไม่ได้ตั้งใจ นอกจากนี้ แมงกะพรุนมีชีวิตยังมีแรงลอยตัวเป็นกลาง เพื่อเลียนแบบสิ่งนี้ เราใช้น้ำเพื่อขยายตัวกระตุ้นเครือข่ายไฮดรอลิกขณะว่ายน้ำ”
เพื่อให้แมงกะพรุนบังคับทิศทางได้ ทีมงานจึงใช้เครื่องสูบน้ำสองเครื่องสูบลมหนวดทั้งแปดตัว การออกแบบปั๊มใบพัดทำให้เกิดวงจรเปิดของการไหลของน้ำ โดยที่น้ำจากสิ่งแวดล้อมถูกสูบเข้าไปในตัวกระตุ้นแบบอ่อนเพื่อสร้างจังหวะการว่ายน้ำ เมื่อเครื่องสูบน้ำไม่ได้รับพลังงาน ความยืดหยุ่นของวัสดุยางซิลิกอนของตัวกระตุ้นหนวดจะบีบตัวกระตุ้นเพื่อดันน้ำกลับคืนสู่สิ่งแวดล้อมในช่วงระยะการผ่อนคลาย
ความยืดหยุ่นนี้เหมือนกับความยืดหยุ่นแบบพาสซีฟที่แสดงโดยแมงกะพรุนที่มีชีวิตหลังจากการหดตัวของกระดิ่ง การออกแบบยังช่วยลดความจำเป็นในการใช้วาล์ว ลดความซับซ้อนในการควบคุม ความต้องการพื้นที่ และต้นทุน
Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >> ป๊อกเด้งออนไลน์
