सार:
जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का लघुकरण जारी है, चिकित्सा, एयरोस्पेस और सुरक्षा क्षेत्रों में अति-छोटे उपकरणों की मांग बढ़ रही है। हालाँकि, पारंपरिक बैटरियों, मोटरों और यांत्रिक घटकों की आकार सीमाएँ भी सूक्ष्म उपकरणों के और सिकुड़ने में बाधा बन गई हैं। स्विट्जरलैंड में इकोले पॉलिटेक्निक फेडेरेल डी लॉज़ेन (ईपीएफएल) के स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग में माइक्रोबियल रोबोटिक सिस्टम प्रयोगशाला ने हाल ही में एक नया समाधान प्रस्तावित किया है: बैटरी और मोटर के बिना दिशात्मक गति प्राप्त करने के लिए माइक्रोडिवाइस को पावर देने के लिए ध्वनि का उपयोग करना।
यह तकनीक हेल्महोल्त्ज़ अनुनाद पर आधारित है, वह भौतिक घटना जो कांच की बोतल के मुंह में हवा डालने पर भिनभिनाहट की आवाज पैदा करती है। जब ध्वनि आवृत्ति बोतल के अंदर हवा की प्राकृतिक कंपन आवृत्ति से मेल खाती है, तो गुहा में फंसी हवा जोरदार कंपन करेगी। अनुसंधान दल ने इस सिद्धांत को 3डी मुद्रित प्लास्टिक, कांच या रबर जैसे पॉलिमर से बनी सूक्ष्म-गुहा संरचनाओं पर लागू किया।
ध्वनि तरंगों की कार्रवाई के तहत, गुहा के अंदर हवा का कंपन एक केंद्रित वायुप्रवाह बनाएगा जो बाहर की ओर छिड़का जाता है; जबकि वापसी की हवा अपेक्षाकृत बिखरी हुई होती है। दो वायु प्रवाह वितरणों के बीच विषमता एक जोर बल बनाती है जो डिवाइस को स्थानांतरित करती है। पिछले शोध के विपरीत, जिसमें निष्क्रिय वस्तुओं को सीधे "धकेलने" या ध्वनिक उत्तोलन के माध्यम से वस्तुओं में हेरफेर करने के लिए बाहरी ध्वनि तरंगों का उपयोग किया जाता था, नए समाधान का उद्देश्य पर्यावरण में ध्वनिक ऊर्जा एकत्र करना और इसे यांत्रिक जोर में परिवर्तित करना है।
इस विचार का परीक्षण करने के लिए, शोधकर्ताओं ने पहले सूक्ष्म जहाज बनाए और प्रत्येक जहाज पर अलग-अलग अनुनाद आवृत्तियों के अनुरूप तीन गुहाओं की व्यवस्था की। ध्वनि तरंगों की आवृत्ति को स्विच करके, टीम जहाज को एक विशिष्ट दिशा में धकेलने के लिए चुनिंदा गुहाओं में से एक को सक्रिय कर सकती है।
इसके बाद, टीम ने एक अल्ट्रा-लाइट "माइक्रो-एयरक्राफ्ट" भी बनाया। इस प्रकार के माइक्रो ड्रोन का वजन कम से कम 150 माइक्रोग्राम होता है और इसके शरीर में तीन छोटे छिद्र होते हैं। परीक्षणों से पता चला है कि मानव कान के लिए अश्रव्य अल्ट्रासोनिक आवृत्तियों द्वारा संचालित होने पर माइक्रोएयरक्राफ्ट आगे बढ़ सकता है।
एक अन्य डिज़ाइन छोटे प्रोपेलर ब्लेड के साथ ध्वनिक गुहाओं को जोड़ता है। प्रायोगिक परिणाम बताते हैं कि गुहा द्वारा उत्पन्न जोर ब्लेड को 13,000 चक्कर प्रति मिनट की गति तक पहुंचाने के लिए पर्याप्त है। तुलना के लिए, साधारण ड्रोन प्रोपेलर आमतौर पर प्रति मिनट हजारों क्रांतियों के क्रम पर ही होते हैं।
शोधकर्ताओं का मानना है कि इस तकनीक से भविष्य में उन सूक्ष्म उपकरणों और रोबोटों के विकास को बढ़ावा मिलने की उम्मीद है जिन्हें पारंपरिक बैटरी और मोटर की आवश्यकता नहीं होगी। एक ही डिवाइस में विभिन्न आवृत्तियों पर प्रतिक्रिया करने वाली कई ध्वनिक संरचनाओं को कॉन्फ़िगर करके, डिवाइस के विभिन्न हिस्सों को सक्रिय किया जा सकता है और स्वतंत्र रूप से स्थानांतरित किया जा सकता है, जिससे लचीले माइक्रोरोबोट्स और अत्यधिक एकीकृत माइक्रोडिवाइसेस में नए डिजाइन विचार लाए जा सकते हैं।
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