میکروفلایر، کوچکترین سازه پروازی دنیا [تماشا کنید]

مهندسان دانشگاه نورث وسترن آمریکا موفق به توسعه میکروچیپ‌هایی با قابلیت پرواز کردن به نام میکروفلایر (microflier) شدند که ابعاد آنها به کوچکی یک دانه شن است و می‌توانند بدون نیاز به هیچ گونه موتوری و تنها با نیروی باد پرواز کنند.

محققان با مطالعه دانه‌های درخت افرا و سایر دانه‌هایی که با باد پراکنده می‌شوند، توانستند ایرودینامیک این میکروچیپ‌ها را طوری طراحی کنند که وقتی از ارتفاعی رها می‌شوند با سرعتی پایین و کنترل‌شده به سمت پایین حرکت کنند. این ویژگی، پرواز آن‌ها را در حالت ثابتی نگه می‌دارد، در محدوده وسیع‌تری گسترش پیدا می‌کنند و زمان بیشتری با هوا در تماس‌اند. چنین میکروچیپ‌ها یا میکروفلایرهایی می‌توانند به کنترل آلودگی هوا و بیماری‌های مسری کمک بسیاری کنند.

این میکروفلایر‌ها را می‌توان کوچکترین سازه پروازی دنیا تا به امروز دانست. روی این سازه‌ها می‌توان از تکنولوژی‌های بسیار کوچکی مثل سنسور، منبع تغذیه، آنتن و حافظه برای ذخیره داده استفاده کرد. مهندسان هدف این پروژه را پخش قطعات الکترونیکی کاربردی در محیط‌های متفاوت برای کنترل آلودگی، نظارت جمعیت و تشخیص بیماری‌ها دانستند و حالا با افزودن بال به میکروچیپ‌ها توانستند هدف خود را عملی کنند.

طی میلیاردها سال، طبیعت دانه‌هایی را با ایرودینامیکی پیچیده طراحی کرده و حالا این گروه از محققان با الهام از طبیعت، چنین طرحی را بازطراحی کردند و به میکروچیپ‌ها اضافه کردند. حالا این قطعات الکترونیکی می‌توانند سوار بر نیروی باد شوند و به آرامی در جایی فرود بیایند.

علاوه بر این، آن‌ها توانستند فراتر از طبیعت بروند. مهندسان با شبیه‌سازی جریان هوا در اطراف میکروچیپ‌ها مدلی بهینه برای طراحی بال‌ها به دست آوردند که حتی با سرعت کمتری از دانه‌هایی که در طبیعت هستند فرود می‌آید. همچنین آن‌ها توانستند این قطعات را در اندازه کوچکتری از دانه‌ها بسازند.

میکروفلایرها از دو بخش الکترونیکی و بال تشکیل شدند. وقتی آن‌ها در هوا پخش می‌شوند، بال‌ها در جریان هوا حرکت دورانی آرامی را به وجود می‌آورند و بخش الکترونیکی که سنگین‌تر است، در مرکز و پایین‌تر از بال‌ها قرار می‌گیرد و باعث کنترل حرکت می‌شود.

مهندسان روی میکروفلایرها قطعات دیگری مثل سنسور، حافظه، منبع تغذیه‌ای که در محیط انرژی دریافت می‌کند و آنتنی که می‌تواند داده‌ها را به کامپیوتر، گوشی و یا تبلت‌ها انتقال دهد. آن‌ها در آزمایش‌های متفاوتی از این قطعات برای تشخیص ذرات درون هوا، اندازه‌گیری pH آب و میزان نور خورشید در طول موج‌های متفاوت استفاده کردند. با پخش میکروفلایرها در تعداد بسیار زیادی می‌توان آلودگی هوا و یا وجود مواد شیمیایی در محیطی را اندازه گیری کرد.

با این حال، نباید نگران آلودگی میکروفلایرها بود. آن‌ها از موادی ساخته شدند که در آب حل می‌شوند و هیچ خطری برای محیط زیست ندارند. مهندسان برای تولید میکروفلایرها از پلیمر تجزیه‌پذیر، هادی قابل کمپوست و چیپ‌های حلال در آب استفاده کردند که به راحتی و بدون هیچ آلودگی در طبیعت از بین می‌روند.

نتایج این تحقیق در مجله نیچر منتشر شده است.