Tutkijat matkivat veden ja tuulen tapaa siirtää materiaaleja

Aalto-yliopiston tutkijat ovat onnistuneet siirtämään hiukkasia haluttuun muotoon tärinälevyn avulla.

Hiukkaset ohjattiin alkuperäisistä hajanaisista yhdistelmistä kirjainten näköisiksi muodostelmiksi.

Prosessissa matkittiin veden ja tuulen tapaa siirtää materiaaleja, jolloin tuloksena voi lopulta olla esimerkiksi tähden mallisia dyynejä tai kaaren muotoon taipuneita kiviä.

”Me hyödynsimme piilevyn tärinän synnyttämiä epälineaarisia energiakenttiä, joita ohjasimme kameran ja älykkään algoritmin avulla niin, että levyn päällä olevat hiukkaset tärisivät haluttuun muotoon”, kuvailee professori Quan Zhou.

Hiukkasten sijainti määritettiin kameran avulla, ja älykäs algoritmi valitsi pienelle piilevylle hiukkasten liikuttamiseen sopivimman tärinätaajuuden.

Hiukkaset kulkivat levyllä tärinätaajuuden mukaan tiettyyn suuntaan. Liikesuunnat olivat erilaisia levyn eri osissa tietyllä taajuudella.

Kuva näyttää, kuinka hiukkaset muuttavat muotoaan prosessin eri vaiheissa alkuperäisestä jakautumisesta lopputulokseen. Kuva Aalto-yliopisto

 

Solujen lajitteluun ja teollisuuden valmistusmenetelmäksi

Tutkijoille oli yllätys, kuinka hyvin älykäs algoritmi osasi ennustaa hiukkasten liikkeen levyllä eri taajuuksilla. Näin ero halutun muodon ja hiukkasten jakauman välillä voidaan minimoida.

”Menetelmä toimii sekä suuressa että pienessä mittakaavassa, mikä lisää sen sovellusmahdollisuuksia tulevaisuudessa”, kertoo tohtorikoulutettava Artur Kopitca.

Tutkijoiden mukaan luonnon inspiroimaa metodia voidaan hyödyntää esimerkiksi solujen lajittelussa lääke- ja biotieteiden tutkimuksessa sekä valmistusmenetelmänä teollisuudessa.

Ensin pitää kuitenkin ratkaista, miten suuri määrä hiukkasia on hallittavissa ja miten prosessin voi yhdistää muihin järjestelmiin, joilla on samankaltaisia dynaamisia ominaisuuksia, kuten turbulentteja virtauksia.

Tutkimustulokset julkaistiin Science Advances -lehdessä. Täältä voi katsoa videon, joka näyttää, kuinka hiukkaset liikkuvat tärinälevyllä.


 

Tartu Kemia-lehden tilaustarjouksiin:

  • Tilaa itsellesi tai lahjaksi läheiselle – 69 euroa. Hintaan kuuluu sähköinen näköislehti, jota on helppo lukea ja jakaa.
  • Kannusta koululaista tai opiskelijaa lehtilahjalla – 49 euroa
  • Kiitä opettajaa ja lahjoita lehti kouluun – 19 euroa

Katso lisätiedot ja tee tilaus täällä.

Kerro meille mielipiteesi!

 

Anna palautetta

Lisää uutisia