Araştırmacılar Plastiği Işık Altında Yürümesi İçin Eğitiyor

Finlandiya'daki araştırmacılar şu anda ışık tarafından yönetilecek plastik parçaları geliştirmek ve "eğitmek" üzerinde çalışıyorlar. Bu, sentetik bir aktüatörün, bu durumda termoplastikin, bilgisayar programlamasına değil, geçmiş deneyimlerine dayanarak yeni bir eylemin, bu durumda yürümenin nasıl yapılacağını "öğrenebildiği" ilk kez.

Bu projedeki plastikler, ısıya duyarlı sıvı kristal polimer ağdan ve bir boya tabakasından yapılmıştır. Enerjiyi mekanik harekete dönüştürebilen yumuşak aktüatörlerdir. Aktüatör ilk başta yalnızca ısıya tepki verebiliyordu, ancak ışık ısıyla ilişkilendirilebildiğinden bu durum değişiyor. Bu nedenle, plastik ışığa tepki verebilir. Aktüatör biraz esnektir ve bir insanın işaret parmağını bükmesine benzer şekilde kendini büker. Aktüatörün üzerine ışık yansıtıldığında ve bu nedenle ısındığında, bir solucan gibi "yürür" ve 1 mm/s hızında veya bir salyangozla aynı hızda hareket eder. 

Arri Priimägi, Tampere Üniversitesi'nin kıdemli yazarıdır.

"Araştırmamız esasen cansız bir maddenin çok basit bir şekilde bir şekilde öğrenip öğrenemeyeceği sorusunu soruyor" diyor. "Aalto Üniversitesi'nden meslektaşım Profesör Olli Ikkala şu soruyu sordu: Malzemeler öğrenebilir mi ve malzemelerin öğrenebilmesi ne anlama gelir? Daha sonra, bir şekilde yeni numaralar öğrenecek robotlar yapmak için bu araştırmada güçlerimizi birleştirdik.” 

Araştırma ekibinin diğer üyeleri arasında Tampere Üniversitesi'nden doktora sonrası araştırmacılar Hao Zeng ve Aalto Üniversitesi'nden Hang Zhang yer alıyor. 

Ayrıca ışığı ısıyla ilişkilendiren bir şartlandırma işlemi de vardır ve bu, yüzeydeki boyanın aktüatör boyunca yayılmasını sağlayarak onu maviye çevirmeyi içerir. Genel ışık emilimi artar ve fototermal etki de artar. Aktüatörün sıcaklığı da yükselir ve ardından ışınlama üzerine bükülür. 

Priimägi'ye göre ekip, iyi bilinen başka bir deneyden ilham aldı. 

Priimägi, "Yaptığımız bu çalışma, Pavlov'un köpek deneyinden ilham aldı" diyor.

Bu ünlü deneyde, bir köpeğin yemek görünce salyası aktı ve Pavlov köpeğe yemek vermeden önce zili çaldı. Bu birkaç kez tekrarlandı ve köpek sonunda yemeği zille ilişkilendirdi ve zili duyduğunda salya salgılamaya başladı. 

"Sistemimizi düşünürseniz, ısı yiyeceğe, ışık da Pavlov'un deneyindeki zile karşılık gelir."

Priimägi, "Birçok kişi bu analojiyi çok ileri götürdüğümüzü söyleyecektir" diyor. "Bir bakıma bu insanlar haklı çünkü biyolojik sistemlerle karşılaştırıldığında incelediğimiz malzeme çok basit ve sınırlı. Ancak doğru koşullar altında analoji geçerlidir.”

Ekip şimdi sistemlerin karmaşıklığını ve kontrol edilebilirliğini artıracak ve bu, biyolojik sistemlere çekilebilecek analojilerin belirli sınırlarını bulmaya yardımcı olacaktır. 

"Cansız malzemelere yeni bir açıdan bakmamıza izin verebilecek sorular sormayı hedefliyoruz."

Sistemler yürümekten daha fazlasını yapabilir. Boyasının kaplamasına karşılık gelen farklı dalga boylarındaki ışığı "tanıyabilir" ve bunlara yanıt verebilirler. Bu nedenle, malzeme, biyomedikal uygulamalar için son derece yararlı olan, uzaktan kontrol edilebilen, ayarlanabilir, yumuşak bir mikro robot haline gelir. 

“Bence orada pek çok harika yön var. Bu uzaktan kumandalı sıvı kristal ağlar, küçük yapay kaslar gibi davranıyor" diyor Priimägi. "Gelecekte fotonik gibi diğer alanların yanı sıra biyomedikal alanına da fayda sağlayabilecekleri birçok yol olduğunu umuyor ve inanıyorum."