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上班摸鱼玩笑高也能发论文?硬核科学家都这么玩
浏览:92 发布日期:2019-02-26

  来源:吾是科学家iScientist

  对于科学家来说,推动科技挺进的过程足够了艰辛,许众钻研项现在过于死板,必要他们不息几天甚至几周时间在实验室里重复进走联相符项操作;而且其中有些实验的支出还专门高。因此,有异国什么方案能够解决这些题目?

  对此,一些喜欢思(mō)考 (yú)的科学家们还真就找了一个乐趣的解决手段:为什么不在做实验的时候,玩斯须笑高呢?

  没错,许众科学家已经最先尝试把笑高玩具当做实验工具。剑桥大学的一个科研团队正在进走一项人工骨骼的实验,这个制作骨骼的死板过程快把他们逼疯了:整个过程必要将一个物件浸入装有钙和蛋白质的烧杯,然后掏出清洗清洁,再浸入另外一个装有磷酸盐的烧杯,再重复众次。

  制作云云一个样品能够必要益几个幼时,期间你只能死板地将样品从一个烧杯移到另外一个烧杯。为了将本身从这片没趣的地狱中自如出来,团队中的死板工程博士Daniel Strange(你也是奇怪博士?)信念将这个工序自动化。

  对于‘奇怪博士’来说,想要实现自动化有连个选择,一是到市面上购买腾贵的仪器。

  或者干脆本身去买笑高做2个机器人。

  由于制作样品的工序就是轻易的‘放下样品-期待-拿首样品-旋转’,因此制作两个笑高机器人来取代这栽没趣的重复做事,对于工程博士来说十足就是幼菜一碟。

  不过,‘奇怪博士’用到的笑高可不是吾们往往接触到的那栽款式,这2个自动化机器人采用的是Lego Mindstorms‘笑高机器人’平台。该平台荟萃了可编程主机、电动马达、传感器、Lego Technic的片面(齿轮、轮轴、横梁、插销)。

基于NXT平台的笑高机器人基于NXT平台的笑高机器人

  按照‘奇怪博士’的说法,他行使套件附带的NXT-G图形说话来编程他的机器人,让它们实现了自动化。

  只必要下达一个轻易的指令,它们就能专门正确地逆复实走这些操作,这时候钻研人员能够把众出来的时间用于其他更有价值的做事上。

  至于熬夜添班制作实验样品什么的,照样让这些不知疲劳的笑高机器人去做吧。

  笑高除了能够协助钻研人员‘添班’,还能用来替代一些腾贵的实验器材。吾们清新笑高的价格并不矮,但是相比于腾贵的实验仪器,笑高的价格能够说能让科研人员们偷着笑了。

  麻省理工学院的科学家们在省钱这个方面就颇有意得——他们用笑高竖立了一个微流体实验室。现在这个笑高实验室的设计已经获得了美国国家科学基金会的钻研奖学金。

  对于微流体周围的科学家来说,正确就是总共,因此他们会行使一栽叫做LOC(Lab-on-a-chip)的设备来对流体分类、同化、泵送。但是这栽微流体设备的原型设计相等难得,不光耗时耗力,还很贵。

LOC,来源:橡树岭国家实验室LOC,来源:橡树岭国家实验室

  为了能够更有效果和矮成本的实现微流体的限制,麻省理工的科学家们决定用笑高将这个平台模块化:将单个操作分配给单个模块,云云一来就能够按照必要来组相符出想要的实验室平台了。

  笑高积木是可用于构建模块化体系的最均匀的原料,在每百万件的笑高零件中,不良品率专门矮。麻省理工学院死板工程副教授AnastasiosJohn Hart说,笑高积木的长度和典型的微流体芯片相通长,是实现模块化设计的完善模板。

  钻研人员最先行使了一栽被称为‘微铣削’的技术,在笑高积木上刻出了约500微米宽的通道——也许相等于你4、5根头发并列的宽度。

然后,他们用一栽透明薄膜将刻出来的通道密封首来。然后,他们用一栽透明薄膜将刻出来的通道密封首来。

  末了,将制作益的积木拼装成一个流体实验室。当液体成功的流过通道的时候,就表明笑高行为微流体模块是可走的。

  为了已足迥异的功能必要,他们用同样的技术又制作了T型通道和Y型通道的模块。云云一来不论是分流照样同化都能议定拼装模块来实现了。

  但还有一个最大的题目:固然笑高积木被设计成能周详扣接在一首,但照样会在接口处产生微弱的缝隙——尺寸在100-500微米之间。云云一来液体很能够会漏出来。

  不过钻研团队也找到晓畅决手段。他们将每个积木的入口或出口位置刻成圆形,再将一个O型环安设进去,云云一来两个积木拼在一首的时候O型环就会被压缩形成密闭的空间。漏水的题目就解决了。

  除了麻省理工的科学家外,喜欢荷华大学的笑高喜欢益者们也开发了一栽行使笑高做实验的手段,不过他们的用法比较接地气——用笑高来栽菜。

  对于植物学家和农学家来说,晓畅土壤对植物根系的影响,能有助于挑高作物的产量。

  但是植物的滋长是一个转折跨度很大的过程,科学家们能够必要竖立100个迥异受控环境下的样本,每个样本还要给植物留下有余的滋长空间,因此实验工具是最大的题目所在。

  为晓畅决这个题目,喜欢荷华大学选择了一款透明的笑高组件来行为实验工具。这款透明的笑高由聚碳酸酯制成,能够进走消毒处理,具有肯定的化学惰性,因此不易与周围的原料发生逆答,因此专门正当用于生物做事。

  它们能够被拼装迥异尺寸的植物容器,用于已足迥异的实验必要,然后去内里放入凝胶或其他的土壤替代品,就成了一个能够用于不都雅测的实验仪器了。

  这栽模块化的组织能够协助钻研人员修建迥异的环境变量,当实验终结的时候,科学家还能够将它们进走拆分消毒,然后用到下一次的实验中去。钻研团队外示,他们的笑高成本为每个3.1美元,已经行使两年了。

这算不算高端花盆?这算不算高端花盆?

  除了这栽专科正途的团队实验,还有一些自力的幼我实验也用到了笑高。

  Donald Pettit曾担任洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家,现在是别名NASA宇航员,他在2012年的时候完善了一项空前未有的壮举——在国际空间站上摸鱼玩笑高,然后用笑高做了一个实验,末了还写了一篇论文发外在学术期刊上。

这就是班上跟吾相通喜欢玩,还能考试拿第一的同学吗?这就是班上跟吾相通喜欢玩,还能考试拿第一的同学吗?

  Pettit在空间站上每天要做事14个幼时,在其他的时间里,他喜欢做本身的事情,比如说本身设计一些幼实验。他这么做并异国什么稀奇的因为,就是由于他未必间,而且刚益在太空里。

Pettit用死路怒的幼鸟气球演示微重力Pettit用死路怒的幼鸟气球演示微重力

  这一次,他拿出了官方的NASA空间站版笑高积木。

想要!想要!

  然后把官方的行使指南扔到了一面,本身做了一个范德格拉夫首电机。

  这是一栽用来产生静电高压的装配,由美国物理学家罗伯特·范德格拉夫发明,典型的内部组织长云云:

  Pettit的这个笑高版范德格拉夫首电机能够产生80毫米的火花,他决定用这个玩具来做一个电荷对水滴的影响实验。

  这个实验议定将去离子化的水放在首电机的电荷搜集装配上,然后不都雅察水滴变成锥形。这一表象最早被英国物理学家杰弗里·泰勒爵士在理论上描述,因此也被称为‘泰勒锥’。

  水滴的形状一路先由外貌张力所影响,当电压添补后,液体中的同性电荷会在外貌荟萃,这栽电场施添的影响会让半圆形的液体变成锥形。当电压添补到一个阈值的时候,锥体的尖端还会射出一道细流,这栽原理也被用于喷墨打印机。

  不过由于重力的有关,Pettit用笑高首电机制作的泰勒锥比地球上大了100倍。

泰勒锥的大幼(a)地球环境(b)国际空间站 (c)微重力环境泰勒锥的大幼(a)地球环境(b)国际空间站 (c)微重力环境

  正本这个摸鱼的实验答该就这么终结了,但是新泽西大学的化学工程教授Boris Khusid对他的这个实验很感趣味。由于他也不息在从事相通的做事,但是Boris Khusid异国条件到太空去做实验,而Pettit有没未必间在地球上做实验。因此他俩一拍即相符,将两幼我的实验数据结相符在一首发外了一篇论文。

  就云云NASA宇航员摸鱼玩笑高,居然还写文章发了期刊,因此。。。。。。吾们玩的真是联相符个东西吗?

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