Ako ľudské prsty vnímajú molekuly

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 16:15

Premýšľali ste niekedy nad tým, aký ostrý je hmat človeka? Predchádzajúca práca ukázala, že naše prsty dokážu rozpoznať hrbolčeky vysoké len 13 nanometrov. A každý z nás so zavretými očami rozozná drevo od kovu a plastu, pretože tieto materiály majú rôznu textúru a rôznym spôsobom absorbujú teplo prstov. Vedci z Kalifornskej univerzity v San Diegu však zistili, že prostredníctvom dotyku ľudia dokážu vycítiť rozdiel medzi dvoma povrchmi, ktoré sa líšia iba vrchnou vrstvou molekúl.

Tím vedený profesorom Darrenom Lipomim použil dve kremíkové doštičky, jednu potiahnutú oxidovanou vrstvou, ktorej dominujú atómy kyslíka a druhú pokrytú teflónovým materiálom na báze uhlíka a fluóru. Obe dosky boli hladké a vyzerali takmer rovnako.

V prvom experimente bola skupina 15 dobrovoľníkov požiadaná, aby posúvali prst po troch doštičkách a hádali, ktorá z nich sa líši od ostatných dvoch. Účastníci prešli testom v 71 % prípadov.

Druhý test sa ukázal byť náročnejší. Vedci aplikovali osem priečnych pruhov oxidovanej a teflónovej vrstvy na predĺžené kremíkové doštičky. V týchto pásikoch hrali rôzne materiály úlohu „jednotiek“a „núl“binárneho kódu a na každej platni bolo zašifrované písmeno osembitovej abecedy ASCII.

Tentokrát desať z jedenástich účastníkov experimentu, ktorí zrejme nemali ďaleko k programovaniu, dokázali rozlúštiť slovo Lab (Laboratórium) posúvaním prsta po platniach. Trvalo im to v priemere menej ako päť minút.

Podľa vedcov môžu ľudia tieto rozdiely pociťovať vďaka rôznym kĺzavým trecím silám, ku ktorým dochádza, keď sa dva objekty v pokoji začnú voči sebe kĺzať. V dôsledku tohto javu vzniká vŕzganie pántov dverí alebo hluk zastavujúceho vlaku.

Počas testov sa ukázalo, že účinnosť rozpoznávania rôznych povrchov závisí od toho, ako rýchlo sa prst pohybuje a ako silno tlačí na platničku.

Lipomi a jeho kolegovia vytvorili „umelý prst so snímačom a tlakovým prevodníkom“, ktorý prechádzal cez rôzne materiály. Po spracovaní údajov počítačovým modelom zistili, že pri niektorých kombináciách rýchlosti a tlaku sú rozdiely medzi povrchmi úplne nepolapiteľné.

„Naše výsledky ukazujú pozoruhodnú ľudskú schopnosť rýchlo nájsť správnu kombináciu sily a rýchlosti, aby ste vnímali rozdiel medzi týmito povrchmi," hovorí Lipomi v tlačovej správe. Zaujímavé je, že tento rozdiel dokáže zaznamenať aj „umelý prst" len s jedným senzorom. nič to nemá spoločné so stovkami nervových zakončení v našej koži a receptormi vo väzivách, kĺboch, zápästiach, lakťoch a ramenách, ktoré umožňujú ľuďom cítiť malé rozdiely pri dotyku.“

Zistenia výskumu, publikované v Materials Horizons, sú zásadné pre vývoj technológií, ako je e-koža, hmatové protézy a dotykové ovládacie prvky virtuálnej reality.