Nowatorskie urządzenia wykorzystują cienkie, elastyczne arkusze, w których rozmieszczono miniaturowe magnesy. Arkusze te mogą zmieniać swój kształt w odpowiedzi na zewnętrzne pole magnetyczne, tworząc trójwymiarowe struktury zdolne do precyzyjnej manipulacji różnorodnymi obiektami. Mechanizm działania przypomina ruchy palców składających origami, lecz tutaj operujemy na mikroskali – w świecie, gdzie precyzja jest kluczowa.
Czytaj też: Fizyka codzienności. Co naprawdę czujemy dotykając różnych materiałów?
Powierzchnie te mają szeroki potencjał zastosowań, od przenoszenia delikatnych komórek biologicznych po budowę precyzyjnych struktur w przemyśle elektronicznym i biomedycznym. Szczególnie interesującym aspektem tej technologii jest możliwość dostosowania siły i kierunku pola magnetycznego, co pozwala na płynne przejścia między różnymi konfiguracjami arkuszy. Szczegóły opisano w czasopiśmie Science Advances.
Niesamowite urządzenie, które zrewolucjonizuje wiele dziedzin
Kirigami, w odróżnieniu od słynniejszego origami, polega nie tylko na składaniu, ale także na wycinaniu materiału, co umożliwia tworzenie bardziej złożonych struktur. Naukowcy z North Carolina State University stworzyli tzw. metaarkusze, czyli arkusze zdolne do wykonywania zadziwiająco skomplikowanych ruchów, przypominających np. chwytanie, zginanie, a nawet precyzyjne przesuwanie obiektów.
Czytaj też: Algebra abstrakcyjna na nowo. Sensacyjne odkrycie w świecie matematyki
Projektanci podkreślają, że kluczowym wyzwaniem było zaprojektowanie układu magnesów o różnych biegunach, które reagują na zmiany pola magnetycznego w sposób kontrolowany. Ta zdolność pozwala nie tylko na statyczne uformowanie arkuszy, ale również na ich dynamiczne sterowanie w czasie rzeczywistym.
Możliwości zastosowania metaarkuszy są ogromne. Przede wszystkim, technologia ta ma potencjał rewolucjonizowania medycyny, np. w precyzyjnym transportowaniu komórek, budowaniu mikronarzędzi chirurgicznych lub dostarczaniu leków w dokładnie wyznaczone miejsce w organizmie. W przemyśle struktury te mogą znaleźć zastosowanie w budowie elastycznych układów elektronicznych, które dostosowują się do zmieniającego się kształtu urządzeń.
Unikalną cechą metaarkuszy jest ich zdolność do działania w pełni zdalnie. Pole magnetyczne sterujące arkuszami może być generowane przez niewielkie magnesy lub elektromagnesy, co pozwala na precyzyjną manipulację bez konieczności bezpośredniego kontaktu. Przykładowo, dzięki dokładnemu zaprogramowaniu pola magnetycznego arkusze mogą chwytać i przenosić obiekty tak delikatne, jak pióro, lub tworzyć złożone, przestrzenne kształty z małych elementów.
Technologia metaarkuszy jest na wczesnym etapie rozwoju, jednak już teraz budzi ogromne zainteresowanie w środowiskach akademickich i przemysłowych. W przyszłości badacze planują rozszerzenie możliwości systemu, w tym integrację z istniejącymi systemami robotycznymi oraz rozwój nowych typów elastycznych materiałów, które będą reagować nie tylko na pole magnetyczne, ale również na inne bodźce, takie jak światło czy ciepło.