پژوهشگران دانشگاه میشیگان با استفاده از میلیون‌ها نانوستون، موفق به ساخت حسگری شدند که از حس لامسه انسان تقلید می‌کند.
جنگلی از نانوستونها که حسی مانند لامسه را ایجاد می‌کنند
از آنجایی که دستگاه‌های رباتیک مانند پروتزهای مصنوعی و رابط‌های مغز و کامپیوتر به طور فزاینده‌ای با زندگی انسان‌ها در هم آمیخته می‌شوند، محققان عمیق‌تر به حساسیت دستگاه‌هایی که عملکردی مشابه دست دارند، توجه می‌کنند.
نوک انگشتان انسان بسیار حساس است. آن‌ها می‌توانند جزئیات یک شی به کوچکی ۴۰ میکرومتر (تقریباً نصف عرض یک موی انسان) را تشخیص دهند، تفاوت‌های ظریف در بافت سطح را درک کرده و نیروی کافی برای بلند کردن یک تخم مرغ یا یک کیسه سنگین را تامین کنند.
مهندسان برای تقلید از این توانایی برای استفاده‌های نهایی روباتیک یا مصنوعی با سطوح مختلف تلاش‌های زیادی کرده اند. در دانشگاه میشیگان، پروفسور کو و گروهش اخیراً روشی برای بهبود حس لامسه یافته است. وضوح بالای این سیستم آن را به طور منحصر به فردی برای کاربردهای روباتیک مناسب می‌کند. همچنین ساخت آن نسبتاً ساده است. ناتان دوراک دانشجوی دکترا در این پروژه می‌گوید: «ما در حال پر کردن شکاف بین انسان و کامپیوتر هستیم، بنابراین شاید بتوانیم به یک ربات یاد دهیم که چگونه اشیا را به گونه‌ای حس کند که به توانایی‌های خودمان نزدیک تر باشد.»
تیم تحقیقاتی پروفسور کو در چند سال گذشته به دنبال توسعه حسگرهای لمسی بوده است. آن‌ها از نانوستونها برای توسعه چنین حسگری استفاده می‌کنند. به عنوان اثبات مفهوم، این تیم یک حسگر، تقریباً به اندازه یک انگشت، ساخت که حاوی ۱٫۶ میلیون نانوستون گالیوم نیترید است. گالیوم نیترید به دلیل توانایی در اندازه‌گیری نیرو از طریق خاصیت پیزوالکتریک ذاتی خود، استفاده می‌شود. شکل بیضوی و آرایش نانوستونها کلید موفقیت آن در تشخیص جهت بودن است.
هر نانوستون شکلی بیضوی داشته و ۴۵۰ نانومتر ارتفاع دارد که حدود ۱۰۰۰ برابر کوچکتر از عرض موی انسان است. و هر نانو ستون مجهز به ال ای دی مخصوص به خود است. نانوستونها به آرایه‌های مجزا به شکل مستطیل، ۱۰۰×۱۵۰ نانوستون یا ۱۲۵۰۰ نانوستون در هر آرایه گروه بندی می‌شوند. سپس هر آرایه در مجاورت نزدیک با آرایه دوم در زوایای قائم به آن گروه بندی می‌شود. وقتی نیرویی به نانوستون ها وارد می‌شود، شدت نور ساطع شده از نانوستونها را تغییر می‌دهد. از آنجایی که حسگر می‌تواند جهت نیرو را تعیین کند، پس می‌تواند به دستگاه مصنوعی آینده هشدار دهد که آیا ممکن است یک شی ممکن است در حال سقوط باشد و نیاز به گرفتن محکم‌تر است. این سیستم به اندازه کافی حساس است که تک تک برجستگی‌ها را در اثر انگشت تشخیص می‌دهد. این حسگر قادر به تشخیص اجسام با اندازه ۴٫۳ میکرومتر بود که تقریباً ۱۰ برابر حساس‌تر از نوک انگشت انسان بود. و می‌تواند وزن جسمی مشابه گیره کاغذ یا حدود ۰٫۱ گرم را تشخیص دهد.
دوراک گفت: «ما اکنون برای توسعه یک سیستم کامل کار می‌کنیم. پس از اینکه سیستم فعلی با الکتریسیته کار کند، حسگر روی یک قطعه CMOS نصب می‌شود که تغییرات شدت نور را ثبت می‌کند و آن را برای پردازش خودکار اطلاعات به یک ریزپردازنده متصل می‌کند.»
