„Chytrý prach“ naděje pro roboty  
Zrnka „chytrého prachu“ jsou miniaturní zrcátka s odlišným lícem a rubem. Mají průměr srovnatelný s tloušťkou lidského vlasu, a nejsou viditelná pouhým okem.
„Doufáme, že jsme učinili první krok na cestě k vývoji robotů, kteří by nebyli větší než zrnko písku,“ říká chemik Michael Sailor z University of California v San Diegu. „Naším cílem je jednou vytvářet miniaturní zařízení, která by se pohybovala například cévami lidského těla, hledala tam vybrané cíle a ohlásila jejich nález. Taková zařízení bychom mohli využívat k monitorování čistoty pitné nebo mořské vody, k detekci chemických nebo biologických zbraní v ovzduší nebo dokonce k lokalizaci a ničení nádorových buněk v lidském těle.“

Spolu s Jamie Linkovou vytvořil Sailor zatím něco mnohem jednoduššího než roboty. Pro jejich produkt se rychle ujal název „chytrý prach“. Vyrobili jej nalámáním tenké křemíkové destičky, jejíž povrch byl upraven tak, aby jedna strana odpuzovala vodu a druhá strana naopak vodu vázala. Každá strana destičky tak zároveň získala i jinou barvu.  Jednotlivá zrnka „chytrého prachu“ jsou miniaturní zrcátka  s odlišným lícem a rubem. Mají průměr srovnatelný s tloušťkou lidského vlasu, a nejsou proto viditelná pouhým okem. Člověk si uvědomí jejich přítomnost, teprve když se kolem něčeho shluknou.

Tailor demonstroval vlastnosti „chytrého prachu“ tím, že ho smísil s vodou, do které přidal kapku oleje. Částice prachu přilnuly k povrchu kapky stranou, jež odpuzuje vodu, a zároveň si zahrály na chameleóna.

„Do pórů částice, jež ulpěla na kapce, pronikne trocha oleje a to změní její barvu. Tahle změna závisí na typu látky, na který se částice navázala, a signalizuje nám, jestli prach našel to, co hledáme,“ vysvětluje Sailor.

Linková vkládá velké naděje především do schopnosti „chytrého prachu“ samovolně se uspořádávat kolem vybraného cíle do větších celků. Stejným způsobem by se mohli jednou sami kompletovat z mikroskopických součástek miniaturní roboti. To je ale prozatím vize

Tak vypadá „chytrý prach“ pod mikroskopem. Nic moc, že?



Takhle vypadá olejová kapka, kterou „chytrý prach“ našel v nádobce s vodou. Snímek nabídla University of California bez toho, že by vysvětlila, proč je kapka oleje na dně a proč olej neplave na hladině, jak bývá jeho dobrým zvykem. Pokud mají čtenáři pro tento fenomén nějaké vysvětlení, budeme za něj vděční.

Datum: 17.09.2003
Tisk článku

Olej čajovníku - Akopov A.J.
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 30 Kč
cena: 26 Kč
Olej čajovníku
Akopov A.J.

Diskuze:

diskuze výhradně pro rozumné lidi www.racional.eu

Petr Pavel2,2015-03-23 22:27:40

Kolik uživatelů fóra je potřeba na výměnu žárovky?
-- 1 uživatel vymění žárovku a napíše příspěvek o tom, že vyměnil žárovku.
-- 4 uživatelé na to, aby napsali o podobných zkušenostech o výměně žárovky a o tom, jak různě mohou být žárovky vyměňovány.
-- 7 uživatelů k upozornění na to, jak nebezpečné může vyměňování žárovky být.
-- 1 uživatel k tomu, aby přesunul téma do sekce "Světlo".
-- 2 uživatelé na obhajobu toho, že téma mělo být přesunuto do sekce "Elektrické spotřebiče".
-- 6 uživatelů, aby poukázali na gramatické chyby v příspěvcích, týkajících se předchozích příspěvků o výměně žárovky.
-- 6 uživatelů, aby poukázali na gramatické chyby uživatelů, kteří poukazovali na gramatické chyby
-- 6 uživatelů, aby napsalo, že všichni uživatelé, jenž udělali gramatickou chybu, si mají znovu odchodit základní školu
-- 6 uživatelů, aby poukázali na gramatické chyby uživatelů, kteří posílali zpět do základní školy (a ti se budou bránit tím, že rychlý chlapci je správně, protože jsou v jejich nářečí mladý chlapci)
-- 5 uživatelů na to, aby se dohadovali, jestli se má říkat "žárovka" nebo "výbojka".
-- 2 uživatele "průmyslové profesionály", kteří budou všechny informovat o tom, že správný termín je "světlo".
-- 2 uživatele, kteří o sobě budou prohlašovat, že jsou také odborníci z průmyslu a že výraz "žárovka" je naprosto správný.
-- 5 uživatelů na to, aby se dohadovali, jestli jsou lepší klasické žárovky nebo rtuťové výbojky
-- 1 uživatel, který bude o sobě prohlašovat, že je doktor přírodních věd s červeným diplomem, a proto ví, že rtuť není jedovatá a jedovatost rtuti je jen mýtus.
-- 2 uživatele na to, aby upozornili, že toto není diskuze o pravopisu, ať přejdou do diskuze o pravopisu
-- 5 uživatelů na to, aby všechny ostatní informovali o tom, že diskuze o žárovkách není diskuze o žárovkách, ať ostatní laskavě pokračují v diskuzi jménem "Jaký monitor a vypalovačku?", která o žárovkách je.
-- 5 uživatelů k obraně příspěvků této diskuze, kteří budou říkat že všichni používáme žárovky a proto jsou ty příspěvky vlastně relevantní.
-- 2 feministky, aby upozornili na to, že ženy šroubují žárovky daleko lépe, než muži
-- 5 uživatelů ke vkládání příspěvků s odkazy, kde mohou ostatní uživatelé vidět různé druhy žárovek.
-- 4 uživatele, kteří napíšou příspěvky se správnými odkazy.
-- 5 uživatelů, kteří budou odkazovat na všechny příspěvky napsané od počátku až do současnosti, kompletně je citovat a to včetně všech hlaviček a podpisů, a nakonec do svého příspěvku přidají "Já taky"
-- 5 uživatelů, kteří budou psát skupině uživatelů, která dlouho nepsala, že nepíšou, protože nemůžou oponovat jejich názorům.
-- 4 uživatelé, kteří budou říkat "A neřešilo se tady tohle před chvílí?".
-- 9 uživatelů, kteří budou říkat "nejdřív hledej, než se tady budeš ptát na něco o žárovkách" a dají link na vyhledávání googlu s dotazem výměna žárovek, ve kterém google vyhodí jen odkazy na různé podstránky diskuze, ze které byl uživatel odkázán k vyhledávači.
-- 1 uživatel, který se zeptá, jak vyměnit kolo u auta.
-- 5 ekologů, aby nás varovalo, že žárovky způsobují extrémní globální oteplení, jenž do pěti let uvaří veškerý život na planetě
-- 9 opravdu přínosných uživatelů, kteří úplně každého uživatele do posledního musí upozornit na to, že je směšný. A každého jednotlivce musí na tuto veledůležitou informaci upozornit v samostatném příspěvku.
-- 1 administrátor, aby zablokoval uživatele za to, že si dovolil si stěžovat na šikanu jiným uživatelem
-- 1 uživatel, který byl doposud skrytý a bude reagovat na prapůvodní první příspěvek, který byl napsán před půl rokem, takže všechen ten cirkus se bude opakovat.

U nás to takto nikdy vypadat nebude, nebojte!
www.racional.eu diskuze jen pro rozumné lidi

Odpovědět

-

Jura,2003-10-23 00:49:31

A neni to treba nahodou kapka vody v oleji?

Odpovědět

-

-,2003-09-24 15:06:59

Podle obrazku to vypada, ze experiment provadeli v kadince za michani (podle prohnuti faz. rozhrani). Potom by pochopitelne bylo jednoduzsi udrzet olej na dne, to docela dobre B) odpovida tomu co pise P.Broz.....Neni to nefer???...to rovnou muzou nsypat ten prach na olej........

Odpovědět

kterak olej z hladiny dolů dostati

Pavel Brož,2003-09-18 18:35:03

Musím se přiznat, že ačkoliv je výsledný stav té obalené kapky v souladu s Archimedovým zákonem (resp. pro kapky do určité velikosti může být), tak proces, jak k tomu výslednému stavu došlo, už tak úplně jasný není. Což o to nalepení se prachu na plovoucí olejové oko a jeho stažení ke dnu, to by nebylo nic tak těžkého - plovoucí olejové oko bude mít stejný objem, jako ta kapka, která z něj vznikne stažením ke dnu, takže zbývá jen problém, aby jeho spodní strana měla aspoň tak velkou plochu, jako je celý povrch té kulové kapky, která stažením toho oka dolů vznikne na dně. Vzhledem k tomu, že při daném objemu má koule nejmenší povrch ze všech tvarů, tak je to problém pouze rozlití toho oka do patřičné šíře – povrch koule je 4*pi*r*r, kde r je poloměr koule, spodní povrch oka je pi*R*R, kde R je poloměr oka, stačí tedy aby poloměr oka byl aspoň dvakrát tak větší, než je poloměr koule (tj. R>=2r), a máme k dispozici dostatečně velkou plochu proto, aby to oko bylo tím zespodu nalepeným prachem staženo dolů, kde díky svému povrchovému napětí zaujme skoro kulový tvar. Problém je samozřejmě v tom (a na to patrně narážíte), že ten prach v té vodě jaksi neplave, resp. neměl by, když je třikrát těžší než voda. Dalo by se udělat sice to, že by se sklenička pořádně protřepala, jenže to by pak místo několika velkých vznikla spousta drobných kuliček, které by se měly asi takovou chuť spojovat, jako ji mají kuličky rtuti z rozbitého teploměru (ostatně přímo z obrázku je patrné, že vedle velké kuličky je řada menších, které se zjevně nehodlají s těma ostatníma nějak překotně spojovat). Jinou cestou by bylo využití povrchového napětí vody. Možná znáte ten pokus, jak se při troše cviku dá na vodní hladinu položit žiletka či jehla, která na ní plave do té doby, než se protrhne ta povrchová vrstva vody, která ji drží (stejný jev umí využívat někteří plži k akrobatické jízdě po hladině zespodu, vynikají v tom např. plovatky). Když se opatrně nasype ten chytrý prach na hladinu, tak na ni bude po nějakou dobu plavat – dokonce se dá očekávat, že tam bude plavat až do doby, než jej mícháním z té hladiny srazíte dolů, a to proto, že je z jedné strany vodoodpudivý, což je ideální vlastnost pro tu plavbu na hladině. Pak jsou dvě možnosti – buď se ten prášek nasype přímo na to plovoucí oko (což by byl tak trochu podraz pro senzaci očekávající diváky, aspoň já bych tedy hlasitě protestoval), a ten prach by pak to oko bezproblémově stáhl dolů, nebo by se ten prach nasypal mimo to oko, jenže pak by se muselo v té vodě celkem dlouho opatrně míchat, aby se postupně ten prach dostal do styku s tím olejem a přitom se nestihl sám dříve potopit ke dnu. Přiznám se, že jako separační metoda mi to přijde velice neefektivní - ono přece jen oddělování oleje a vody se dá dělat poněkud jednodušeji, byť ne tak bombasticky, jak tuto metodu podávají vynálezci toho prachu. Ono navíc od toho prachu k mikroskopickým robotům bude cesta asi tak vzdálená, jako od polovodičů k počítačovému procesoru. Nicméně umím si představit, že jiné dnes klasické separační metody, jako je třeba chromatografie (jejíž klíčová myšlenka mi přijde přece jen převratnější, než je vynález prášku s různě smáčivými stranami), mohly být na svém úplném začátku taky brány se shovívavým úsměvem, protože na svém nedokonalém začátku ještě neumožňovaly to, co uměly metody starší. Třeba se ten prach stane časem opravdu převratným vynálezem, i když bude mít využití jiné, než je dělení oleje od vody. Článek se mi ale velice líbil.

Odpovědět

chytrý prach

Jarda Petr,2003-09-18 17:10:12

Nejsem fyzik a mé školní znalosti Archimedova zákona jsou jen rudimentární. Proto díky za vysvětlení. Máte také nějaký nápad, jak udržet tu kapku pod vodou, než se na ni ten prach nalepí a dostatečně ji zatíží? Jakmile se dostane na povrch vody, tak se rozlije do "mastného oka" (to znám z polévky). Mohl by nabalený prach stáhnout takové "oko" pod hladinu? Díky všem za nezištně poskytnuté kurzy elementární fyziky.

Odpovědět

proč olej neplave

Pavel Brož,2003-09-18 15:20:24

Zkusil jsem si to spočíst, protože se mi to nezdálo, a pro určité hodnoty parametrů je opravdu možné vysvětlení, které nabídl MUDr. Martin Martiak. Aby obalená kapka oleje seděla na dně, musí mít průměrnou hustotu větší než voda (hustotu vody položme rovnu jedné, rozhodující je totiž jen relativní hustota). Označme ro_olej a ro_prach hustoty prachu a oleje, V_olej a V_prach jejich objemy, požadavek, že průměrná hustota soustavy olej plus prach musí být větší než jedna dává nerovnici: (ro_olej*V_olej+ro_prach*V_prach)/(V_olej+V_prach)>1
Hustotu prachu položme rovno 3 (jedná se o prach vyrobený z křemíku, ten má zhruba tuto hustotu), pro hustotu oleje jsem šáhl do tabulek na http://www.converter.cz/tabulky/hustota_kapaliny.htm, tam jsem vybral nejhustší uvedený olej – ricinový – s hustotou 0,96. Z naší nerovnice tedy dostaneme:
0,96*V_olej+3*V_prach>V_olej+V_prach
odkud máme:
V_prach>0,02*V_olej
Kapka tedy bude sedět na dně, pokud je objem prachu aspoň padesátina objemu oleje. Přepočtěme to na poměr tloušťky vrstvy k poloměru kapky – tenká kulová vrstva prachu o poloměru r a tloušťce h má objem (nevím, jestli se dobře zobrazí mocniny, proto je raději napíšu jako součin) 4*pi*r*r*h, objem koule oleje je 4*pi*r*r*r/3, z naší nerovnice tedy máme:
4*pi*r*r*h>0,02*4*pi*r*r*r/3
čili:
h>r/150
Tedy kapka ricinového oleje bude sedět na dně, pokud je tloušťka vrstvy prachu na ní aspoň jedna stopadesátina poloměru kapky. Pokud uvažujeme tloušťku vrstvy zhruba 0,1 mm (píše se, že rozměry prachu jsou srovnatelné s tloušťkou vlasu, což je řádově 0,1 mm), dostaneme podmínku pro poloměr kapky r

Odpovědět

chytrý prach

MUDr. Martin Martiak,2003-09-18 11:56:36

Dobrý deň.

Po prečítaní dnešného článku ma ako prvá možnosť prečo kvapky oleja klesli na dno napadlo (bez akéhokoľvek uvažovania), že po ich obalení "chytrým prachom" sa stanú ťažšími a preto už nie sú schopné plávať.

S úctou.

MUDr. Martin Martiak

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace