Bagaimana jari manusia merasakan molekul

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-16 16:12

Pernahkah anda terfikir betapa tajamnya deria sentuhan seseorang? Kerja sebelum ini telah menunjukkan bahawa jari kita boleh mengesan benjolan sekecil 13 nanometer tinggi. Dan setiap daripada kita dengan mata tertutup akan membezakan kayu dari logam dan plastik, kerana bahan-bahan ini mempunyai tekstur yang berbeza dan menyerap haba jari dengan cara yang berbeza. Tetapi penyelidik di University of California, San Diego telah mendapati bahawa melalui sentuhan, manusia dapat merasakan perbezaan antara dua permukaan yang berbeza hanya pada lapisan atas molekul.

Pasukan itu, yang diketuai oleh Profesor Darren Lipomi, menggunakan dua wafer silikon, satu disalut dengan lapisan teroksida yang dikuasai oleh atom oksigen dan satu lagi ditutup dengan bahan Teflon berasaskan karbon-fluorin. Kedua-dua pinggan licin dan kelihatan hampir sama.

Dalam eksperimen pertama, sekumpulan 15 sukarelawan diminta meluncurkan jari mereka pada tiga pinggan dan meneka yang mana satu berbeza daripada dua yang lain. Peserta lulus ujian 71% daripada masa.

Ujian kedua ternyata lebih sukar. Para saintis telah menggunakan lapan jalur melintang lapisan teroksida dan Teflon pada wafer silikon yang memanjang. Dalam jalur ini, bahan berbeza memainkan peranan "satu" dan "sifar" kod binari, dan satu huruf abjad ASCII lapan bit disulitkan pada setiap plat.

Kali ini, sepuluh daripada sebelas peserta dalam eksperimen, nampaknya tidak jauh dari pengaturcaraan, dapat mentafsir perkataan Lab (Makmal) dengan meluncurkan jari mereka di sepanjang pinggan. Mereka mengambil masa, secara purata, kurang daripada lima minit.

Menurut penyelidik, orang ramai dapat merasakan perbezaan ini disebabkan oleh daya geseran gelongsor yang berbeza yang berlaku apabila dua objek dalam keadaan rehat mula menggelongsor secara relatif antara satu sama lain. Disebabkan oleh fenomena ini, bunyi engsel pintu atau bunyi kereta api yang berhenti terhasil.

Semasa ujian, ternyata keberkesanan mengenali permukaan yang berbeza bergantung pada seberapa cepat jari bergerak dan betapa kerasnya ia menekan pada pinggan.

Lipomi dan rakan sekerjanya mencipta "jari tiruan dengan penderia dan transduser tekanan," yang disalurkan pada pelbagai bahan. Selepas memproses data dengan model komputer, mereka mendapati bahawa pada beberapa kombinasi kelajuan dan tekanan, perbezaan antara permukaan menjadi sukar difahami sepenuhnya.

"Hasil kami menunjukkan keupayaan manusia yang luar biasa untuk mencari kombinasi daya dan kelajuan yang betul dengan cepat untuk melihat perbezaan antara permukaan ini," kata Lipomi dalam kenyataan akhbar. Menariknya, 'jari tiruan' dengan hanya satu sensor juga boleh merasakan perbezaan ini. tiada kaitan dengan beratus-ratus hujung saraf dalam kulit kita, dan reseptor di ligamen, sendi, pergelangan tangan, siku dan bahu yang membolehkan orang ramai merasakan perbezaan kecil apabila disentuh."

Penemuan penyelidikan, yang diterbitkan dalam Materials Horizons, adalah asas kepada pembangunan teknologi seperti e-skin, prostesis sentuhan dan kawalan realiti maya sentuhan.