Jak lidské prsty vnímají molekuly

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

Přemýšleli jste někdy nad tím, jak akutní je hmat člověka? Předchozí práce ukázala, že naše prsty dokážou detekovat hrbolky o výšce pouhých 13 nanometrů. A každý z nás se zavřenýma očima rozezná dřevo od kovu a plastu, protože tyto materiály mají různé textury a různým způsobem absorbují teplo prstů. Vědci z Kalifornské univerzity v San Diegu ale zjistili, že prostřednictvím dotyku mohou lidé vnímat rozdíl mezi dvěma povrchy, které se liší pouze v horní vrstvě molekul.

Tým vedený profesorem Darrenem Lipomim použil dvě křemíkové destičky, jednu potaženou oxidovanou vrstvou, které dominují atomy kyslíku, a druhou pokrytou teflonovým materiálem na bázi uhlíku a fluoru. Obě desky byly hladké a vypadaly téměř stejně.

V prvním experimentu byla skupina 15 dobrovolníků požádána, aby přejeli prstem po třech deskách a hádali, která se od ostatních dvou liší. Účastníci prošli testem v 71 % případů.

Druhý test se ukázal být obtížnější. Vědci aplikovali osm příčných pruhů oxidované a teflonové vrstvy na podlouhlé křemíkové plátky. V těchto pásech různé materiály hrály roli „jedniček“a „nul“binárního kódu a na každé desce bylo zašifrováno písmeno osmibitové ASCII abecedy.

Tentokrát deset z jedenácti účastníků experimentu, zjevně nemajících k programování daleko, dokázalo rozluštit slovo Lab (Laboratoř) posunutím prstu po deskách. Trvalo jim to v průměru méně než pět minut.

Podle vědců mohou lidé tyto rozdíly pociťovat kvůli různým klouzavým třecím silám, ke kterým dochází, když dva objekty v klidu začnou vůči sobě klouzat. Díky tomuto jevu vzniká vrzání dveřních pantů nebo hluk zastavujícího se vlaku.

Během testů se ukázalo, že účinnost rozpoznávání různých povrchů závisí na tom, jak rychle se prst pohybuje a jak silně tlačí na talíř.

Lipomi a jeho kolegové vytvořili „umělý prst se senzorem a tlakovým převodníkem“, který se přejížděl přes různé materiály. Po zpracování dat počítačovým modelem zjistili, že při některých kombinacích rychlosti a tlaku se rozdíly mezi povrchy staly zcela nepolapitelnými.

„Naše výsledky ukazují pozoruhodnou lidskou schopnost rychle najít správnou kombinaci síly a rychlosti, aby bylo možné vnímat rozdíl mezi těmito povrchy," říká Lipomi v tiskové zprávě. Zajímavé je, že „umělý prst" s pouze jedním senzorem dokáže tento rozdíl také rozpoznat. nic společného se stovkami nervových zakončení v naší kůži a receptory ve vazech, kloubech, zápěstích, loktech a ramenech, které lidem umožňují cítit malé rozdíly při dotyku."

Výsledky výzkumu publikované v Materials Horizons jsou zásadní pro vývoj technologií, jako je e-skin, hmatové protézy a dotykové ovládání virtuální reality.