Cum degetele umane simt moleculele

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 16:15

Te-ai întrebat vreodată cât de acut este simțul tactil al unei persoane? Lucrările anterioare au arătat că degetele noastre pot detecta denivelări de până la 13 nanometri înălțime. Și fiecare dintre noi, cu ochii închiși, va distinge lemnul de metal și plastic, deoarece aceste materiale au texturi diferite și absorb căldura degetelor în moduri diferite. Dar cercetătorii de la Universitatea din California, San Diego au descoperit că prin atingere, oamenii pot simți diferența dintre două suprafețe care diferă doar în stratul superior de molecule.

Echipa, condusă de profesorul Darren Lipomi, a folosit două plachete de siliciu, una acoperită cu un strat oxidat dominat de atomi de oxigen și cealaltă acoperită cu un material teflon pe bază de carbon-fluor. Ambele plăci erau netede și arătau aproape la fel.

În primul experiment, un grup de 15 voluntari au fost rugați să-și alunece degetul pe trei farfurii și să ghicească care dintre ele era diferită de celelalte două. Participanții au trecut testul în 71% din timp.

Al doilea test s-a dovedit a fi mai dificil. Oamenii de știință au aplicat opt dungi transversale dintr-un strat oxidat și de teflon pe plachetele de siliciu alungite. În aceste benzi, diferite materiale au jucat rolul de „unu” și „zero” al codului binar, iar pe fiecare placă a fost criptată o literă din alfabetul ASCII de opt biți.

De data aceasta, zece dintre cei unsprezece participanți la experiment, aparent nu departe de programare, au reușit să descifreze cuvântul Lab (Laborator) prin alunecarea degetului de-a lungul plăcilor. Le-a luat, în medie, mai puțin de cinci minute.

Potrivit cercetătorilor, oamenii pot simți aceste diferențe din cauza diferitelor forțe de frecare de alunecare care apar atunci când două obiecte în repaus încep să alunece unul față de celălalt. Din cauza acestui fenomen se generează scârțâitul balamalelor ușilor sau zgomotul unui tren care se oprește.

În timpul testelor, s-a dovedit că eficiența recunoașterii diferitelor suprafețe depinde de cât de repede se mișcă degetul și de cât de tare apasă pe placă.

Lipomi și colegii săi au creat un „deget artificial cu un senzor și traductor de presiune”, care a fost trecut peste diferite materiale. După procesarea datelor cu un model computerizat, ei au descoperit că la unele combinații de viteză și presiune, diferențele dintre suprafețe au devenit complet evazive.

„Rezultatele noastre arată o capacitate umană remarcabilă de a găsi rapid combinația potrivită de forță și viteză pentru a percepe diferența dintre aceste suprafețe”, spune Lipomi într-un comunicat de presă. Interesant este că un „deget artificial” cu un singur senzor poate simți și această diferență. Nu are nimic de-a face cu sutele de terminații nervoase din pielea noastră și cu receptorii din ligamente, articulații, încheieturi, cot și umăr care le permit oamenilor să simtă mici diferențe atunci când sunt atinse.”

Rezultatele cercetării, publicate în Materials Horizons, sunt fundamentale pentru dezvoltarea tehnologiilor precum e-skin, protezele tactile și controalele tactile ale realității virtuale.