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
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Последние аномальные новости

Грузовое судно столкнулось с чем-то подводным

Жительница Луизианы сняла странный свет

Завораживающие циклоны на Юпитере

Земные радиоволны записывают с Луны

Коммерциализация Луны как следующий шаг в космогонке

Люди в черном скрывают информацию об НЛО

Мы не одиноки в документальном фильме 'Встречи с НЛО'

На Земле существует развитая стелс-цивилизация

НЛО могли выводить из строя американские ракеты

НЛО пролетает над улицами в Иране

Озеро под ледяной шапкой Марса маловероятно

Первое обнаружение отрицательных ионов на Луне

Поправки в закон США помогут легализовать НЛО

Последнее столкновение Млечного Пути произошло недавно

Простой логический вопрос поставил в тупик ИИ

Самое достоверное наблюдение НЛО в Техасе

Сериал 'Паранормальное явление' расскажет о НЛО в Британии

Терморегулирующее устройство для долговечности лунохода

Уфологический тур по Смитсоновскому музею авиации

Япония начинает расследование по поводу НЛО

Лучшие аниме для просмотра с родителями

ТОП аниме, где главный герой самый сильный

Аниме 2023. Новые горизонты и возвращение классики

Топ комедийных аниме, которые заставят вас улыбнуться

Романтические аниме, которые тронут сердце. Вечная любовь на экране

Аниме, как один из популярных жанров современных мультфильмов

Близкие встречи третьего рода в Пайн-Буше

Деревня, которая видела пришельцев

Добыча карбонатов на Марсе

Доказательства ядерной войны в древности

ИИ может помочь в обучении этике

Наблюдения НЛО чаще происходят в одной части США

НАСА планирует построить телескоп для поиска обитаемых миров

НЛО поднял в воздух автомобиль

Новый инструмент для поиска признаков жизни на экзопланетах

Первичные черные дыры могут объяснить часть темной материи

Планеты формируются в газовых и пылевых дисках

Правительство США и инопланетяне находятся в сговоре с Google

Пять загадочных древних артефактов

Расследование НЛО началось в Японии

Редактирование генов выведет биотехнологии на новый уровень

Следы бигфута нашли недалеко от Лексингтона в Кентукки

Телескоп Джеймса Уэбба переписывает учебники астрономии

Удалось ли НЛО обезвредить американские ракеты

Что мы знаем о первых галактиках

Экзотические черные дыры - побочный продукт темной материи

В некоторых районах штата Нью-Йорк был замечен огненный шар

Врата в ад в Сибири быстро расширяются

Высокопоставленный политик столкнулась с людьми в черном

Документальный фильм об НЛО 'Они здесь'

Есть ли жизнь на планетезимали Аррокот

Игрок Макс Кросби утверждает, что видел НЛО

Компьютер из человеческого мозга решит много проблем

Космический лифт скоро будет построен

НЛО наведались на базу ВВС после взрыва ядерного оружия

НЛО пролетел над улицами Ирана

Новый материал показывает повреждения люминесценцией

Новый подход для обнаружения гравитационных волн

Обнаружен самый медленный пульсар

Охотник за паранормальными явлениями

Потепление на Земле происходит рекордными темпами

Сообщение о наблюдении НЛО поступило из Тегерана

Странная экзопланета не хочет терять свою атмосферу

У астрономов появился новый способ обойти атмосферу

Уфолог обнаружил еще мумии инопланетян

Что такое Зона 51 и что там на самом деле происходит

База данных для прогнозирования метеоритной опасности

В тот день в Олни были замечены НЛО

Игроки НФЛ видели НЛО на обратном пути из Майами

Истории о демонических псах и Адских гончих

Когда правительству США придется раскрыть секреты НЛО

Мужчина строит гигантский замок со шпилем в виде дракона

На пути к проверке квантового поведения гравитации

НЛО - гигантские муравьи, летающие в муравейниках

Открыли новый способ левитации воды

Очевидцы НЛО тайнственно исчезают

Парламентарии призывают не сбрасывать со счетов НЛО

Рационалистическое отрицание НЛО не позволяет уловить суть

Рецензия министерства обороны на сценарий уфолога

Создали плёнку для очков, позволяющую видеть в темноте

Спилберг готовит оригинальный фильм о НЛО

Странный прерывистый радиосигнал из космоса

Элемент, необходимый для самообновления стволовых клеток

Ядерные технологии Гейтса могут быть превращены в оружие

Японская компания планирует построить космолифт

Японские законодатели изучают угрозу, связанную с НЛО

Антивселенная объясняет ускоренное расширение нашей

Антимонопольное расследование в отношении ИИ-гигантов

Гора Рейнир хранит множество загадок

Как найти другие Земли

Какое влияние оказывает озон на экзопланеты

Квантово-акустический сдвиг в странных металлах

Когда мы узнаем все секреты инопланетян

Крайний срок раскрытия информации о НЛО установлен

Несколько игроков НФЛ видели НЛО

НЛО представляют угрозу безопасности

Новое представление о формировании лунного базальта

От AATIP к NPSMS. Тайны продолжают раскрываться

Охотники за полярным сиянием обнаружили Стива

Очевидцы исчезли после визита зловещих людей в черном

Планы на проведение уфо-фестиваля в Розуэлле

Разведка потенциально обитаемых миров

Системы охлаждения электроники для космозондов

Угрозы безопасности, связанные с НЛО

Флаг Китая развернут на обратной стороне Луны

Япония является горячей точкой для НЛО

В небе над Крымом увидели яркое знамение

Ведущие разработчики ИИ всеми силами уклоняются от надзора

Вера людей в науку оказалась результатом чужих слов

Внутренняя жизнь кротовых нор

Гоблины выгнали полицейских из участка

Загадка ребенка у мемориала жертвам теракта

Загадки Патомского кратера

Звезда несколько раз пережила встречу с черной дырой

ИИ легко может уничтожить человечество

Найден способ ускорить работу ИИ на 10-15%

Не надо сбрасывать со счетов наблюдения НЛО

Небоскребы высотой в километр станут мощными батареями

Облака замечены на экзопланете у Беты Живописца

Обнародованы предсказания на 2025 год

Опасность ИИ для человечества преувеличена

Угрозу безопасности от НЛО проанализируют

Ученым запретили расследовать случаи неизвестного заболевания

Что за НЛО заметили в небе над Екатеринбургом

Экзопланета медленно, но верно приближается к звезде

Экзотические черные дыры побочный продукт темной материи

Где почитать качественные истории про призраков и привидений

Аварийная посадка инопланетян в Лас-Вегасе

В Коннектикуте состоится конференция по криптидам и НЛО

Горячая и скалистая экзопланета, похожая на сверхземлю

Гравитационные волны и геометрия пространства-времени

Игрок НФЛ рассказал о встрече с НЛО возле Зоны 51

Коллекция 'Фамильные драгоценности' ЦРУ

Корпорация Майкрософт нарушает конфиденциальность детей

Люди видят не НЛО, а мусор и китайские фонарики

НЛО на самом деле являются гигантскими муравейниками

Обнаружили объект, которого не должно быть

Основа для построения квантовых сферических кодов

Переосмысление механизма Хиггса

Правительство США готовится раскрыть секреты инопланетян

Празднование Всемирного дня НЛО

Рентгеновское зрение, позволяющее заглянуть внутрь кристалла

Сила пугающего паранормального хищника

Состояние глобальной навигационной спутниковой системы

Такер Карлсон делится страхами перед НЛО

Уфологическая ярмарка прошла в Пайн-Буше

Японские законодатели изучают угрозу от НЛО

Астроном не исключает существования внеземной жизни

Вундеркинд с Марса вызывает много вопросов

Двоечники чаще используют ИИ для выполнения заданий

ИИ AlphaFold3 может стать революционным для медицины

Инопланетяне совершили аварийную посадку

Китай вывел на орбиту еще один загадочный объект

Компания OpenAI не до конца понимает, как работает ИИ

Крупнейшие взрывы привели к образованию жизни

Летающие тарелки и похищения инопланетянами

Мировую элиту обвинили в каннибализме

Молекулы довели до нового предела ультрахолодности

НЛО замечен на авиашоу Голубые ангелы

Охотники на Несси сделают все возможное в поисках

Положения, регулирующие освоение космоса

Самая удаленная галактика из когда-либо наблюдавшихся

Сдвиг в эволюции реки Нил во времена Древнего Египта

Труп неизвестного существа нашли в лесу у Визимьяр

Туристы съезжаются в Шотландию на поиски Несси

Устройства для сбора акустической энергии

Уфологические книги стали подделывать

Экономия на съемке брит-мила. Временная радость или пожизненное разочарование

ГЛОНАСС отслеживание. Преимущества использования системы

Разработка проектов рекультивации нарушенных земель. Законодательные аспекты и этапы реализации

Септик без откачки для дома. Преимущества автономной канализации, принцип работы, выбор и установка

Астрономы обнаружили самую удаленную галактику

Внутри дома ужасов как из фильма Техасская резня бензопилой

Внутри Урана и Нептуна скрывается необычная молекула

Воронежцев поразили НЛО-облака

ИИ помогает понять суть космических взрывов

Инопланетяне совершили аварийную посадку в Лас-Вегасе

Инцидент в Розуэлле разгадан

Криовулканизм. Поиски жизни за пределами Земли

Марсианские метеориты дают массу информации

Масштабные поиски Несси могут стоить миллионы

Над Кейптауном образовалось необычное красное облако

Новый алгоритм глубокого обучения может найти Землю 2.0

Огни Феникса. Все, что нужно знать

Открытие инопланетян может усилить религиозный раскол

Планы НАСА по исследованию Луны и Марса

Подписка на новости
Наверх