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研究人员从蛾类天线中汲取灵感创建微传感器

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研究人员从蛾类天线中汲取灵感创建微传感器

飞蛾和高科技之间有什么联系?这种联系不仅仅是普通的,因为飞蛾的头上有两个高度敏感的天线,它们构成了高度敏感的嗅觉器官。


这些使飞蛾可以导航并找到伙伴。如此少量的信息素分子如何帮助呢?特温特大学的科学家发现了更多关于天线形状及其在不同飞行速度下的效率的信息–飞蛾应避免飞得很快。


根据发表在《美国国家科学院院刊》上的研究,这种蛾子就自然启发性的微传感器提供了一些教训。


在蝴蝶的头上,有两个果胶状触角,它们是高度复杂的嗅觉器官。可见的分支叫做拉米,又有非常细的头发,称为感觉毛,直径约3μm。


这提供了一种结构,该结构具有从空气中捕获信息素分子的能力,在该传感器中,感觉器将其用于将化学数据传递到飞蛾的神经系统以帮助选择其路径。如果研究人员打算开发出具有如此令人难以置信的品质的传感器,那么从自然界学到什么呢?


该团队分析了空气的形状和相对于天线的影响。显然,如果速度太高或太低,天线的“导航质量”将无法正常工作。为了获得最佳性能,飞蛾必须以中等速度飞行。


泄漏

Samia cynthia是本研究中分析的物种。研究人员测量了蛾的天线尺寸,然后3D打印出带有发光二极管的一个ramus切片,以不同的速度进行实验。该研究的主要结论之一是“渗漏”在成功率中起着至关重要的作用。


它与通过天线结构的空气量有关,而与可能的最大空气量有关。飞蛾的飞行速度范围在0.5到3 m /秒之间,但显然有最佳的捕捉能力。


当飞蛾快速移动时,会有更多的空气通过天线结构流动,但是信息素不会击中感官,因为“最后一部分”必须通过扩散来执行。当信息素通过天线传播时,没有足够的时间。因此,较慢的飞行非常有效。


较早的研究表明,Semilla的尖端可共同捕获一种“嗅觉透镜”,从而改善捕获效果。据信,这与尖端表面的物理化学行为有关。


根据这项新研究,它是通过大众运输条件来描述的。受自然启发,悬臂阵列为许多纳米和微传感器提供了动力。


这项研究是在特温特大学(Gijs Krijnen教授)的机器人与机电一体化小组与位于法国图尔的昆虫研究所合作的基础上进行的。