Биоинспирированные коллективы активной материи
Системы активной материи обладают уникальным поведением, которое включает в себя структуры коллективной самосборки и коллективную миграцию. Однако попытки реализовать коллективные сущности в пространствах без опоры на стены, чтобы осуществлять трехмерное передвижение без дисперсии, являются сложными. В новом исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, Мэнмэн Сунь и исследовательская группа в области машиностроения и физического интеллекта в Китае и Германии были биовдохновлены механизмами миграции планктона и предложили бимодальную стратегию срабатывания путем объединения магнитных и оптических полей. В то время как магнитное поле запускало самосборку магнитных коллоидных частиц для поддержания многочисленных коллоидов как динамически стабильного объекта, оптические поля позволяли коллоидным коллективам генерировать конвективный поток посредством фототермических эффектов для трехмерного дрейфа. Коллективы выполнили 3D-передвижение под водой, чтобы получить представление о конструкции интеллектуальных устройств и интеллектуальных материалов для синтетической активной материи, которая может регулировать коллективное движение в 3D-пространстве.
Активная живая материя повсеместно распространена в природе, предлагая самособирающиеся коллективы, которые могут выполнять сложные задачи, превосходящие индивидуальные возможности, включая птичьи стаи и колонии бактерий. Вдохновленные природными коллективами, можно рассматривать коллоиды как строительные блоки для материалов, подобно атомам, образующим строительные блоки молекул и кристаллов. Коллоидную самосборку можно изучать как метод изготовления наноструктур с техническими последствиями для создания наноразмерной электроники, преобразования или хранения энергии, доставки лекарств и катализаторов. Процессом коллоидной сборки можно управлять на структурированной подложке или посредством сборки Ленгмюра-Блоджетт для сборки в волокнах и клетках, а также в виде химических сигналов. В этой работе Мэнмэн Сунь и группа ученых представили новый подход к достижению трехмерной подвижности коллоидных коллективов без дисперсии. Коллоидный коллектив состоял из коллоидных частиц феррожидкостного железа диаметром менее 1 мкм, которые приводились в движение специально подобранным вращающимся магнитным полем для самосборки в динамически стабильный коллектив.
Команда сосредоточилась на оптическом конвективном потоке с использованием потоков жидкости для трехмерного дрейфа, вдохновленном планктоном. Сан и его команда обсудили методы перехода коллоидных коллективов, чтобы изучить их возможности передвижения по водной поверхности. Кульминацией результатов стали коллоидные коллективы с трехмерной мобильностью, способные адаптироваться к сложной среде, обладающие физическим интеллектом для передвижения, самосборки и регуляции. Сан и исследовательская группа приняли бимодальную стратегию активации магнитных и оптических полей для реализации трехмерного передвижения коллоидных коллективов. На первом этапе они вызвали образование коллоидных коллективов, включив магнитное поле, содержащее три регулируемых параметра, включая угол наклона, частоту и силу. Сначала, в отсутствие магнитного поля, феррожидкостные коллоиды после осаждения проявляли броуновское движение. Получив энергию от специально подобранного вращающегося магнитного поля, они самособирались, образуя небольшие примитивные коллективы, известные как неравновесные коллоидные коллективы, которые продолжали увеличиваться в размерах и сливаться с соседними частицами, способствуя их росту; ученые подтвердили это с помощью моделирования.
Морфология коллоидного коллектива зависела от силы и частоты приложенного магнитного поля, что позволяло коллективу сохранять целостность, вызывая формирование и поддержание его динамической устойчивости. Дисперсные коллоидные частицы феррожидкости поглощают ближний инфракрасный свет, преобразуя его в тепловую энергию, вызывая локальный температурный градиент. Градиент температуры вызвал конвективный поток, который уносил частицы вверх и собирался в коллектив с усиленным фототермическим эффектом. Это привело к поддержанию динамически стабильного объекта без распада. В отсутствие ближнего инфракрасного оптического поля коллоидный коллектив охлаждался под действием ослабленной гидродинамической силы и постепенно погружался под действием силы тяжести. Таким образом, эти образцы скорректировали оптическое поле для конвекции и достигли вертикального движения вверх, зависания и направленного горизонтального движения. Поскольку гидродинамическая сила была больше силы тяжести, конвекция подтолкнула коллектив вверх вертикально, позволяя коллоидному коллективу зависать под водой. Регулируя оптическое поле, Сан и его команда направляли движение коллоидного коллектива и корректировали их положение под водой.
Ученые исследовали способность коллоидного коллектива прорываться через поверхность воды с помощью вынужденного конвекционного потока; чтобы указать, как образцы успешно вышли из воды, преодолев поверхностное натяжение воды. Коллоидные коллективы преодолевали поверхностное натяжение и гравитацию для хорошо регулируемых переходов через водную поверхность и погружения в воду в нужном месте и в нужное время. Исследователи проанализировали конструкции, используя плавучесть, гидродинамическую силу конвекции, поверхностное натяжение и гравитацию. Сан и его команда исследовали эти эффекты на обычных группах микророботов, чтобы ввести пространственно-симметричные взаимодействия для передвижения под водой и на поверхности воды. Команда использовала магнитные и оптические поля, чтобы управлять движением таких коллективов микророботов по поверхности воды, где они поднимались по водному мениску для транспортировки, управляемой оптическим полем. Такие инструменты, известные как «ходоходы по поверхности», могут преодолевать препятствия, превышающие их собственный размер, и обходить высокие барьеры для применения в науке об окружающей среде, медицине и технике.
Таким образом, Мэнмэн Сан и его коллеги были вдохновлены механизмами миграции планктона, побуждающими коллоидные коллективы перемещаться в трехмерном пространстве без границ. Команда объединила магнитные и оптические поля для хорошо сформированного и регулируемого трехмерного передвижения активных коллоидных коллективов в водной среде, а также комбинированные оптические и магнитные поля для облегчения трехмерного передвижения. Эти отложения и коллоидные системы обеспечивают мощный процесс для изучения физики самосборки и разработки практического метода синтеза функциональных материалов. Живые системы могут образовывать самособирающиеся коллоидные коллективы под воздействием внешних магнитных полей, создавать структуры, которые можно направлять через пространства и интерфейсы, достигать необычной геометрии и узоров. Сан и его команда намерены изучить эти коллективы и их сложность для синтеза и проектирования материалов. Эти конструкции с двойной реакцией могут функционировать как коллективы микророботов для адаптации к окружающей среде с практическим применением в биожидкостях с высокой вязкостью и высокими концентрациями ионов с широким применением в биомедицинской инженерии.
Источник
Последние аномальные новости

Большинство наблюдений НЛО происходит на Западе США

Возможность существования жизни на Марсе в прошлом

Если бы инопланетяне раскрыли себя

Жуткие дыры в облаках над Флоридой

Запад США лучше всего подходит для обнаружения НЛО

Излучение массивных звезд формирует планетные системы

Измерили самую тяжелую пару черных дыр

ИИ раскрывает секретные дороги

ИИ распространяет фейки с угрожающей скоростью

Кому принадлежит Луна

Майли Сайрус рассказала о пугающей встрече с НЛО

Монтана и Юта идеально подходят для наблюдений НЛО

Оранжевые огни освещали побережье острова Поулис

Официальное исследование НЛО в Канаде

Охрана окружающей среды с помощью ChatGPT

Письма разведывательного управления США о НЛО

Составили карту воды в протопланетном диске

Таинственное черное кольцо замечено над Аргентиной

Уфологический ресторан в Розуэлле

Черной дыры и возникновение галактик

В британском эпицентре наблюдений НЛО

Владелец ранчо Скинуокер высказался по поводу НЛО

Где в США лучше всего наблюдать НЛО

Годовщина инцидента с мясным душем в Кентукки

Горячие точки НЛО в Шотландии

Загадочный треугольник Брод-Хейвен

Карликовые галактики реионизировали Вселенную

Карты формируют нашу жизнь, показывая нам кто мы такие

Леброн Джеймс и Барак Обама охотятся на НЛО

Лучшее место для наблюдений НЛО

Лучшие места Шотландии для наблюдения за НЛО

Необычный химический состав переменной звезды

Пилот сообщает о загадочных оранжевых огнях

Предположительно 83 года назад в Миссури видели НЛО

Представляем статуэтки пришельцев из Паскагулы

Пугающий радиосообщение пилота об НЛО

Раскрываем секреты Голливуда и теории НЛО

Сага об НЛО в Брод-Хейвен 1977 года

Сериал Симпсоны предсказали опыт Вилли Вонка

Тайна заоблачных высот Миртл-Бич

Влияние падающих спутников на климат Земли

Гигантский череп обнаружен в Антарктиде

Горячие точки НЛО в США показали на карте

Горячие точки НЛО, выявленные при анализе наблюдений НЛО

Еще одно наблюдение НЛО над Нью-Йорком

Защита астронавтов от вредной пыли на Марсе

Зонд, столкнувшийся с астероидом, изменил его форму

ИИ, нечеловеческий интеллект и колониализм

Металлический шрам обнаружен на белом карлике

Миссия LIFE может обнаружить следы жизни на экзопланетах

Могли ли тихоходки колонизировать Луну

Музыкант-уфолог написал роман о НЛО

На наблюдения НЛО влияет окружающая среда

Пилот заметил в полете НЛО

Планеты могут формироваться легче, чем считалось

Почти 100 000 наблюдений НЛО за два десятилетия

Связь окружающей среды с резким увеличением числа НЛО

Сигнал GRB 230307A был вызван слиянием нейтронных звезд

Теории заговора против вакцинации приобретают вес

Ярчайшие галактики в космической паутине

Искушающие вкусы. Сырный рай с Бри и Камамбером

Аксионные звезды расскажут, что такое темная материя

Запад США лучше всего подходит для наблюдений НЛО

ИИ-клоны людей станут поворотным моментом эволюции

Инопланетяне существуют, но мы никогда не встретимся

Капсулу с противовирусными препаратами вернули из космоса

Космическая пыль помогла зарождению жизни на Земле

Миллиардеры начали готовиться к Судному дню

Может ли ИИ помочь ученым найти инопланетян

НЛО в небе Нью-Хартфорда

НЛО заметили над Диснейлендом

НЛО играют с нашим разумом

Новые открытия в гравитационных волнах

Пилот сообщает о поразительных маневрах НЛО

Разгадка 120-летней морской тайны судна Немезида

Скептики и сторонники изменения климата

Спекуляции вокруг НЛО в Шотландии

Средиземноморский уфологический центр сообщил о НЛО

Страна монстров, где, по слухам, бродят бигфуты

Темная материя составляет более 80% всей материи

У Урана и Нептуна обнаружили новые луны

Более четкое представление о нашей галактике

Британскую Бабу Вангу считали ведьмой

В Пенсильвании были замечены НЛО

Врачи удалили 150 живых насекомых из носа пациента

Житель Австралии снял НЛО на систему видеонаблюдения

Жуткий лес недалеко от Бостона

ИИ оставит программистов без работы

Наблюдения НЛО в Джорджии

Наблюдения НЛО в ирландском небе

Наблюдения НЛО над Сицилией

Найден загадочный подземный лабиринт

НЛО замечены в небе Шотландии

НЛО сигарообразной формы сняли в зоне СВО

Обнаружили чрезвычайно красную черную дыру

Первые подробные изображения астероида

Польский монетный двор выпустил парящую монету

Предоставлено объяснение воздушным шарам над США

Странное явление на небе заметили кузбассовцы

Тайна 'Страны монстров' в Массачусетсе

Теория термоядерного синтеза на Солнце

Скрипты хайпов, для чего используются и какие бывают

Всемирный день НЛО отмечает две отдельные даты

Гигантская фигура вышла из пожара

Голливудский альянс по раскрытию информации

Изучение людьми своего генома должно быть осознанным

Инопланетяне похитили полицейского

Как бы мог выглядеть Марс Илона Маска

Лес, где регулярно замечают НЛО и бигфута

Новый способ генного редактирования растений

О встречах с НЛО сообщили более 50 лет спустя

Охотничья камера засняла жуткую фигуру

Повешенный бродяга вернулся в виде призрака

Психология великих художников. Мифы об одиночистве

Работа с ИИ требует правовых изменений

Раскрывая тайны похищения в Паскагуле

Растущая черная дыра массой в 17 миллиардов солнц

Рука призрака коснулась ребенка в кроватке

США делают новаторский поворот в дискусе об НЛО

Таинственные звери Японии. Смертоносные монстры

Чип с пластиной из алмаза для высокотехнологичного оружия

Эволюция древней Земли

Компания Чистый Лист, отзывы о chistiylist.com

Мебель-трансформер. Новые модели в 2024 году

High Yield Investment Program. Надежность и создание

Антивирус Avast продавал данных пользователей

Вода в протопланетных дисках туманности Ориона

ГМ-бананы одобрили к употреблению

Жители Нефтеюганска увидели световые столбы

Загадочные океаны гикеанских миров

Инопланетяне существуют, но мы их не встретим

Как миссионер бросил вызов папуасским колдунам

Мужчина съел 1176 таблеток ибупрофена за месяц

Научились воровать отпечатки пальцев по звукам свайпов

Национальный архив запускает базу данных НЛО

Опасность слишком большого внимания к тестам IQ

Природный феномен красный лёд у станции Восток

Психокинез юной Иоасии Гаевской

Пугающее фото над башнями-близнецами до событий 9-11

Рейтинг убежищ Великобритании от зомби-апокалипсиса

Роботы копируют голоса епископов для обмана монахинь

Сын Перси Фосетта видел маленьких человечков

Учительница заметила НЛО в форме яйца

Человека-тень заглянул в школу

Электронная музыка изменила состояние сознания

Partners Special Capital Limited - отзывы трейдеров 2024

Full stack разработчик. Ключевые навыки и рекомендации

Большой брат следит за нами из космоса

Влияние темной материи на эволюцию галактик

Военные США, озадачены неопознанным воздушным шаром

Женщина сняла возле дома большую кошку

ИИ Google Gemini AI вышел из под контроля

Как мы могли бы шпионить за внеземными сетями связи

Капсула, которая доставит космических туристов

Ключ к разгадке природы темной энергии

Нейтронная звезда на месте сверхновой SN 1987A

Первые роботы для массового рынка

Поиски пригодных для жизни Татуинов

Пополнение подземных вод в водоносном горизонте Марса

Сила и удовольствие от теорий заговора

Три года спустя поиски жизни на Марсе продолжаются

Ужасающие встречи с инопланетянами

Физика Солнца и поиск жизни за пределами Земли

Хакеры могут использовать ИИ для копирования голоса

Хиросима и первые конденсаты Солнечной системы

Черная пирамида обнаружена в отдаленном районе Аляски

Экзотический эффект квантовой интерференции в изоляторе

Виды надежных дверных замков

Долгое путешествие на Марс опасно

Зачем нам нужны високосные годы

Знаменитые наблюдения НЛО в долине Гудзона

ИИ незаметно заменяет сотрудников Google

Илон Маск отправит миллиона человек на Марс

Информация об осведомителе НЛО засекречена

Мужчины и женщины действительно устроены по-разному

Наблюдения НЛО в Северной Дакоте

НАСА ищет астронавтов, которые будут жить в модели Марса

Низколетящий НЛО оставил следы на теле

Отдел НАСА по предупреждению об астероидах

План по воскрешению вымершего дронта

Прототип телескопа Эйнштейн прошел первые тесты

Разрушение атмосферы обитаемой экзопланеты

Ранние галактики походили на нашу

Самая маленькая из когда-либо наблюдавшихся звезд

Самый высокий мужчина встретил самую низкую женщину

Совершенно секретный отчет об НЛО 1948 года

Подписка на новости
Наверх
Яндекс.Метрика