Vječni atomski laseri, optički mikrofoni, očne igle, robotske krijesnice i ruke kontrolirane umom

Iz tjedna u tjedan istraživači nam otkrivaju nova rješenja i izume koji će nam olakšati život

Mladen Smrekar subota, 25. lipnja 2022. u 10:30

Danas je teško zamisliti svakodnevni život bez lasera; oni se koriste u pisačima, CD playerima, mjernim uređajima, pokazivačima... Ono što ih čini tako posebnima jest to što koriste koherentne valove svjetlosti: sva svjetlost unutar lasera vibrira potpuno sinkronizirano. U međuvremenu, kvantna mehanika nam govori da i čestice poput atoma treba smatrati valovima. To bi značilo da možemo izraditi "atomske lasere" koji sadrže koherentne valove materije. 

A sad, nakon što su riješili problem stvaranja kontinuiranog BEC-a, istraživači imaju novi cilj: iskoristiti laser za stvaranje stabilnog izlaznog snopa materije
A sad, nakon što su riješili problem stvaranja kontinuiranog BEC-a, istraživači imaju novi cilj: iskoristiti laser za stvaranje stabilnog izlaznog snopa materije

Istraživanje fizičara Sveučilišta u Amsterdamu, objavljeno u časopisu Nature,   pokazalo je kako ti valovi materije doista mogu trajati i naći razne primjene. Koncept u osnovi atomskog lasera počiva na takozvanoj Bose-Einsteinovoj kondenzaciji, ili skraćeno BEC-u. Riječ je o pojavi svojstvenoj bozonima pri kojoj se velik broj atoma nalazi u istom energetskom stanju ako je temperatura sustava dovoljno mala.

Sigurnija očna mikroigla

Za liječenje nekih bolesti lijek morate pažljivo ubrizgati u oko. Zvuči zastrašujuće, poput scena iz horor filmova, ali ni posljedice takvog načina liječenja nisu uvijek bezopasne. Postoji naime dosta stvari koje bi mogle poći po zlu, od pojave endoftalmitisa, bakterijske infekcije uzrokovane ulaskom bakterija u rupu koju je napravila igla, do oštećenja tkiva oka i širenja tumorskih stanica.

Korejski stručnjaci dosad su svoje rješenje isprobali na mrtvim i živim svinjama, a sad slijede klinički testovi na ljudima
Korejski stručnjaci dosad su svoje rješenje isprobali na mrtvim i živim svinjama, a sad slijede klinički testovi na ljudima

Korejski straživači su stoga razvili novi, bolji sustav za isporuku lijekova u oko, opisan u Advanced Healthcare Materials, kojim se izbjegavaju spomenute komplikacije. Ova nova tehnika pokazala se dobrom u pretkliničkim testovima iako nažalost i dalje uključuje očne igle.

Robotske krijesnice

MIT-ovi istraživači izradili su robote veličine krijesnica koji emitiraju svjetlost dok lete. Njihova krila kontroliraju sićušni umjetni mišići, a elektroluminiscencija koja se javlja prilikom leta omogućuje robotima da međusobno komuniciraju. 

Ove mikro roboti, opisani u IEEE Xplore, tek su malo teži od običnih spajalica, a mogu se precizno pratiti pomoću svjetlosti koju emitiraju  uz pomoć samo tri kamere pametnog telefona. To znači da bi se ove svjetleće leteće robotiće moglo slati u misije potrage i spašavanja u srušenim zgradama; naiđu li na preživjele, ovi bi roboti svjetlom signalizirati položaj i pozvati pomoć.

Spužvasti materijal upija otrovne kemikalije iz zraka

Znanstvenici Sveučilišta Limerick u Irskoj kreirali su novi materijal koji može ukloniti štetne tvari iz zraka. Prema istraživačima, ova tvar koristi daleko manje energije od postojećih materijala i može uhvatiti razine štetnog onečišćujućeg benzena iz zraka u tragovima. Naime, novi porozni materijal ima tako jako izražen afinitet prema benzenu da otrovnu kemikaliju hvata čak i kad je prisutan u omjeru 1 naprama 100.000.

Zbog toga istraživači vjeruju da bi ovaj porozni materijal nalik spužvi mogao revolucionirati potragu za čistim zrakom i dati značajan doprinos borbi protiv klimatskih promjena
Zbog toga istraživači vjeruju da bi ovaj porozni materijal nalik spužvi mogao revolucionirati potragu za čistim zrakom i dati značajan doprinos borbi protiv klimatskih promjena

Ovaj materijal, opisan u Nature Materials, podsjeća na švicarski sir jer je pun rupa i upravo te rupe privlače molekule benzena, tvrde istraživači. A budući da se proces hvatanja temelji na fizičkom, a ne kemijskom povezivanju, energetski otisak hvatanja i oslobađanja mnogo je manji nego kod drugih materijala.

3D ispis u jednom koraku

Inženjeri sveučilišta UCLA razvili su novu tehniku 3D ispisa za izradu robota u jednom koraku. Studija u kojoj su detaljno opisani sićušni roboti koji hodaju, manevriraju i skaču, objavljena je u časopisu Science.

Ovo rješenje omogućuje da se svi mehanički i elektronički sustavi, potrebni za upravljanje robotom, odjednom proizvedu novom vrstom procesa 3D ispisa za konstruirane aktivne materijale s višestrukim funkcijama, poznatim kao metamaterijali. Nakon 3D ispisa, takav "meta-bot" sposoban je kretati se, osjećati i donositi odluke.

Tiskani metamaterijali sastoje se od unutarnje mreže senzornih, pokretnih i strukturnih elemenata i mogu se sami kretati prema programiranim naredbama. Jedina potrebna vanjska komponenta je mala baterija za napajanje robota
Tiskani metamaterijali sastoje se od unutarnje mreže senzornih, pokretnih i strukturnih elemenata i mogu se sami kretati prema programiranim naredbama. Jedina potrebna vanjska komponenta je mala baterija za napajanje robota

Robotska ruka kontrolirana umom 

Većina komercijalnih protetskih udova kontrolira se ramenima ili prsima pomoću sustava žica i pojasa. Sofisticiraniji modeli koriste senzore za otkrivanje malih pokreta mišića u pacijentovom prirodnom udu iznad proteze. No, ove opcije nisu nimalo lagana za naučiti i ponekad su beskorisne.

Precizniji i manje nametljiv sustav amputiranima omogućuje upravljanje robotskom rukom pomoću moždanih impulsa
Precizniji i manje nametljiv sustav amputiranima omogućuje upravljanje robotskom rukom pomoću moždanih impulsa

Istraživači Zavoda za biomedicinsko inženjerstvo Sveučilišta Minnesota https://cse.umn.edu/bme stoga su osmislili precizniji i manje nametljiv sustav koji amputiranima omogućuje upravljanje robotskom rukom koristeći moždane impulse, a ne mišiće. 

Sustav, predstavljen u Journal of Neural Engineering, zasad zahtijeva žice koje prolaze kroz kožu kako bi se povezao s vanjskim UI sučeljem i robotskom rukom. Ali, kad bi se čip mogao daljinski povezati s bilo kojim računalom, to bi ljudima dalo mogućnost da svojim umom kontroliraju svoje osobne uređaje – automobil ili telefon, na primjer.

Optički mikrofon vidi zvuk

Sustav kamera koji su razvili istraživači Sveučilišta Carnegie Mellon može vidjeti zvučne vibracije s takvom preciznošću i detaljima da može rekonstruirati glazbu jednog instrumenta u bendu ili orkestru. Novi sustav razvijen u tamošnjem Institutu za robotiku Škole računalnih znanosti koristi dvije kamere i laser za otkrivanje površinskih vibracija velike brzine i niske amplitude. Te se vibracije mogu koristiti za rekonstrukciju i hvatanje izoliranog zvuka bez mikrofona.

"Izmislili smo novi način da vidimo zvuk", pohvalili su se istraživači Laboratorija za iluminaciju i sliku (ILIM). "To je nova vrsta sustava kamera, novi uređaj za snimanje, koji može vidjeti nešto nevidljivo golim okom."
"Izmislili smo novi način da vidimo zvuk", pohvalili su se istraživači Laboratorija za iluminaciju i sliku (ILIM). "To je nova vrsta sustava kamera, novi uređaj za snimanje, koji može vidjeti nešto nevidljivo golim okom."

Istraživači su već izveli nekoliko uspješnih demonstracija učinkovitosti njihovog sustava u otkrivanju vibracija i kvaliteti rekonstrukcije zvuka. Snimili su izolirani zvuk odvojenih gitara koje sviraju u isto vrijeme i pojedinačnih zvučnika koji istovremeno sviraju različitu glazbu.

Analizirali su vibracije viljuške za podešavanje i koristili vibracije vrećice Doritosa u blizini zvučnika kako bi uhvatili zvuk koji dolazi iz zvučnika. Njihova demonstracija odaje počast prethodnom radu istraživača MIT-a koji su 2014. godine razvili jedan od prvih vizualnih mikrofona.

Antimikrobni, biljni omot za hranu

Kako bi proizveli ekološki prihvatljivu alternativu plastičnim omotima i kutijama, istraživači Sveučilišta Rutgers razvili su biorazgradivi premaz na biljnoj bazi. On se prska na hranu i stvara zaštitni sloj koji je štiti od patogenih mikroorganizama, kvarenja i oštećenja pri transportu. Ovaj skalabilni proces potencijalno bi mogao smanjiti negativan utjecaj plastične ambalaže za hranu na okoliš i zaštititi ljudsko zdravlje.

Materijal koji oblaže prehrambene proizvode dovoljno je čvrst da zaštiti od oštećenja i sadrži antimikrobna sredstva za borbu protiv kvarenja i patogenih mikroorganizama poput E. coli i listerije
Materijal koji oblaže prehrambene proizvode dovoljno je čvrst da zaštiti od oštećenja i sadrži antimikrobna sredstva za borbu protiv kvarenja i patogenih mikroorganizama poput E. coli i listerije

Članak, objavljen u znanstvenom časopisu Nature Food, opisuje novu vrstu tehnologije pakiranja koja koristi vlakna na bazi polisaharida/biopolimera. Poput Spider-Manove mreže, ovaj materijal izbacuje se iz uređaja koji podsjeća na sušilo za kosu i omotava se preko hrane različitih oblika i veličina, od avokada ili peciva do odrezaka.



BT zvučnik

MARSHALL Acton II

Snažan zvuk uz klasičan izgled, analogne kontrole zvuka, funkcija više hostova, 50-20.000Hz, 30W digitalno pojačalo.

1.899 kn Kupi