211service.com
Nanomanipulatora izveide
Nanotehnologi sola daudz: no atsevišķām molekulām kaltu elektroniku, superspēcīgus, vieglus materiālus, īpaši smalkas kapsulas, kas nogādā zāles uz konkrētiem ķermeņa orgāniem vai šūnām. Taču, lai apstrādātu materiālus tādā mērogā, pētniekiem ir nepieciešami instrumenti, kas zondē un pamudina savus neredzami mazos īpatņus. Un ražotājiem būs nepieciešams aprīkojums, lai masveidā ražotu šos nākotnes brīnumus. Šādi instrumenti nav lēti. Nanomanipulatora — mašīnas, kas tā nosaukta nevis tāpēc, ka tā pati par sevi ir maza, bet tāpēc, ka tā var pārvietot lietas ar nanometru precizitāti, cena ir desmitiem tūkstošu dolāru. MIT mašīnbūves profesors un TR100 apbalvotais Mārtiņš Kalpepers uzskata, ka viņš var ražot labākus instrumentus par mazāk nekā 3000 USD gabalā, izmantojot atšķirīgu pieeju mašīnu projektēšanai. Viņš norāda, ka esošajiem nanomanipulatoriem ir daudz dažādu savienojumu un savienojumu, kas jāsamontē kopā. Tā kā spraugas starp gabaliem var būt daudzus nanometrus platas, šī vecā paradigma, kā viņš to sauc, ir nepraktiska nanomēroga kustībai. Tā vietā Culpepper mašīna ir veidota ap vienu gabalu, kas tik nedaudz liecas un izliecas. Viņš parāda TR's Dan Cho, kā nodrošināt supermazu kustību bez astronomiskas cenas zīmes.
1. Tāpat kā Sviests. Nanomanipulators sākas mašīnu darbnīcā, kur divi Culpepper absolventi Soohyung Kim un Nathan Landsiedel izgriež gabalus no metāla. Viņi novieto titāna plāksni uz ūdens strūklas griezēja pamatnes un ievada norādījumus no datora diska blakus esošajā konsolē. Ar kustīgu sprauslu, kas izšauj milimetru platu ūdens strūklu, kurā ir granāta daļiņas, mašīna var izgriezt sarežģītas formas dažu minūšu laikā.
Šis stāsts bija daļa no mūsu 2004. gada oktobra numura
- Skatiet pārējo izdevuma daļu
- Abonēt
2. Flex Time. Culpepper izstiepj vienu no tikko sagrieztajiem gabaliem. Šī ir viņa mašīnas sirds: trīs plakanas sloksnes, kas simetriski atzarojas no kopējā centra un ko ieskauj stiepļu rāmis, veidojot neskaidru trīsstūri. Šai ziņkārīgajai ģeometrijai ir mērķis. Trīsstūra centrs jeb posms ir vieta, kur zonde tiks fiksēta pilnā instrumentā. Jūs turat šos trīs punktus, saka Kalpepers, ar žestu virzot uz trim paplāksnes formas ķermeņiem, kas piekārti uz saliektajām svirām starp trijstūra stūriem, pēc tam spiežat katru no šīm cilpām uz sāniem vai uz augšu un uz leju. Viņš norāda plakano sloksņu galus un parāda, kā, spiežot divas cilnes viena pret otru, centrs tiek attālināts no tiem abiem. Nospiediet visus trīs, un centrs virzīsies uz augšu. Spiežot dažādas ciļņu kombinācijas, viņš var izraisīt skatuves slīdēšanu vai sagriešanos jebkurā iespējamā virzienā. To inženieri sauc par sešu asu kustību, ko esošie nanomanipulatori cenšas panākt.
3. Pieķeršanās. Culpepper pieskrūvē elastīgo gabalu uz savas mašīnas alumīnija pamatnes. Pagriežot vienu no garajiem pogām, kas izvirzīti no sāniem, blakus esošo paplāksnes formas armatūru pārvieto par dažiem mikrometriem. Izmantojot šīs pogas, Culpepper var pielāgot trīsstūra formu, pielāgojot to dažādiem uzdevumiem. Viņš skaidro, ka mēs varam nodrošināt to ar lielāku vai mazāku kustību diapazonu vai smalkāku izšķirtspēju, lai cilvēkiem nebūtu jātērē vairāki tūkstoši dolāru tikai viena uzdevuma veikšanai.
4-5. Galvenie dzinēji. Pēc tam Culpepper piestiprina pamatni trim izpildmehānismiem, komponentiem, kas pēc komandas spiež un velk elastīgās cilpas. Katrs izpildmehānisms sastāv no alumīnija cilindriem, kas ietīti ar roku uztītu vara stiepli. Iekšpusē ir gari stieņa formas gabali, kas galos ir pārklāti ar spēcīgiem magnētiem. Kad strāva tiek izlaista caur vadiem, tā izpildmehānismā rada magnētisko lauku, spiežot magnētus un mehānismu uz vienu vai otru pusi vai uz augšu un uz leju.
6. Ievērojiet plaisu. Ierīces augšpusē Culpepper piestiprina apjomīgu gabalu, kas nokaisīts ar vadiem. Šajā trīsstūrveida alumīnija kronī ir seši cilindriski kapacitātes sensori, kas precīzi uzrauga skatuves kustību. Culpepper plāno izveidot kompaktāku, uz lāzeru balstītu mērīšanas sistēmu nākamajām versijām. Viņš piebilst, ka tas var pārvietoties bez sensoriem, taču mūsu mērķētā precizitātes līmenī ir svarīgi to izmērīt.
7. Klusā skriešana . Kad nanomanipulators ir samontēts un pievienots, Kalpepers pieiet pie datora, lai to pārbaudītu. Ar neapbruņotu aci to nav daudz redzēt, taču, kad viņš ieraksta komandas tastatūrā, manipulatora stadija veic nanomēroga deformācijas rutīnu. Kalpepers seko līdzi skaitļiem, vērojot negaidītus traucējumus. Gaisa vibrācijas, ko izraisa parastās balss sarunas, var izjaukt skatuves pozīciju, lai gan rūpīga konstrukcijas projektēšana šo efektu ir mazinājusi. Laboratorijas instrumenti, kuros ir iekļauts manipulators, kuru Culpepper sāks projektēt šoruden, tiks pilnībā aizsargāti no šīm trīcēm. Kuponu apgriešanas nanotehnologiem drīzumā var būt iemesls svinēt.