Отказаться от электрической энергии и сделать устройство полностью автономным. Амбициозную задачу перед собой поставили калининградские учёные из БФУ им. Канта. Им удалось изобрести чип, который состоит из геля и работает без электричества. Как создают такие химические устройства и где их можно применять? В лаборатории побывала Полина Оглоблина.
Сначала нужно подготовить прегель. Нет, это не название калининградской реки. Это раствор из компонентов, который под воздействием света превращается в сшитый полиакриламидный гель, способный порождать и проводить химические волны. Простыми словами это основа для будущего химического чипа.
— На эту систему я наткнулся случайно. Я что-то подобное предвидел, но, как бывает в науке, в результате метода проб и ошибок увидел, что при освещении у меня начали образовываться фигуры различные.
Чипы могут быть разной геометрической формы круглые, треугольные. Можно распечатать карту или лабиринт, и тогда химические волны подскажут кратчайший путь до выхода.
— Сейчас на освещенных участках происходит фотополимеризация, образуется сшитый гель.
Лучше всего наблюдать за процессом при выключенном свете. В разработке исследователи используют технологию фотопечати.
— Три минуты прошло, снимаем чип.
Затем стекло промывают в простой воде, остатки прегеля удаляют кистью. На поверхности стекла остаётся полимерная «интегральная схема», которая может работать без электричества. По дорожкам чипа бежит не ток, а химические волны. Пока чип все-таки не вечен: гель, то есть полимер, со временем деградирует.
ДМИТРИЙ САФОНОВ, НАУЧНЫЙ СОТРУДНИК ЦЕНТРА ПРИКЛАДНОЙ НЕЛИНЕЙНОЙ ДИНАМИКИ БФУ ИМ. И. КАНТА:
— Тут встаёт задача подпитки, то есть можно ли как-то сделать так, чтобы система сама могла находить для себя источники питания. Но пока это не решённый вопрос? Пока, конечно, задача нерешённая. Но можно пофантазировать на эту тему и представить, что поведение автономной машины настолько сложно, что она способна сама принимать решение, искать и обеспечивать себя.
Чип работает на реакции Белоусова-Жаботинского. Она была открыта в 1951 году. Первое время научное сообщество отказывалось её признавать, поскольку считалось, что в химии невозможны колебательные процессы. Сегодня калининградские ученые из БФУ им. Канта шагнули вперёд в разработке химической вычислительной системы.
ИЛЬЯ МАЛЬФАНОВ, СТАРШИЙ НАУЧНЫЙ СОТРУДНИК БФУ ИМЕНИ И. КАНТА:
— Если эта реакция локализована в объёме большом, если, например, в колбу налить. Она порождает объёмные волны, большие, которые распространяются и чем-то напоминают облака. Если её налить тонким слоем, она порождает двумерные волны, которые распространяются в виде колец, спиралей. Если в капилляр налить, то она порождает одномерные ползущие волны.
Ученые предполагают, что разработка ляжет в основу мягких полимерных роботов, которые будут двигаться за счёт энергии одной лишь химической реакции. Насколько это фантастично или реально, покажет дальнейшая работа. Одно ясно уже сейчас — это чрезвычайно интересно.
Полина Оглоблина. Михаил Эльбаум