ساخت دقیق‌ترین میکروفون جهان به کمک تار عنکبوت (+عکس)

موبنا – طبیعت فوق‌العاده زیبای تارهای عنکبوت الهام‌بخش بسیاری از علوم بوده است تا دانشمندان با بررسی انواع مختلف فناوری‌ها یا بافت‌های بسیار مقاوم را توسعه دهند و حتی در برخی اقدامات جدید محققان با الهام گیری از همین تارها موفق به ساخت نوع جدیدی از میکروفون‌ها شده‌اند. در ادامه این مسیر و با توسعه این دستگاه‌ها محققان تلاش می‌کنند نسل جدید سمعک‌های پیشرفته و تلفن‌هایی را تولید کنند که می‌تواند صداها را با فرکانس‌های بسیار پایین دریافت کند و البته بسیار بهتر از فناوری‌های امروزی صداهای اضافه محیط را به صورت همزمان حذف کند تا بهترین کیفیت دریافت شود.

تار عنکبوت از جمله مواد شگفت انگیز است که توجه دانشمندان در علوم مختلف را به خود جلب کرده است و از جمله حوزه‌هایی که تاکنون مبتنی بر تا عنکبوت تحقیقاتی را پیش برده است می‌توان به سیستم‌های الکترونیکی، درمان‌های مبتنی بر ژن، اکتشافات فضایی و علوم پزشکی اشاره کرد. قدرت بالا و انعطاف پذیری فوق العاده تار عنبکوت از مهم‌ترین عواملی است که باعث شده این ماده در رشته‌های ویولون و روکش صندلی‌های خودرو مورد استفاده قرار گیرد. با این وجود هم اکنون محققان دانشگاه بینگامتون در نیویورک آمریکا به این نتیجه رسیده‌اند که از تار عنکبوت می‌توان استفاده‌های بیشتری کرد و به همین خاطر مطالعات جدیدی روی آن انجام می‌شود.

این تحقیقات با مدیریت پروفسور «ران مایلز» از سرشناس‌ترین دانشمندان حوزه مهندسی مکانیک پیش می‌رود و گروه تحقیقاتی که همراه با او کار می‌کنند در تلاشند تا دریابند که چرا حشرات در جریان تشخیص صداها به صورت متفاوت از انسان عمل می‌کنند و ما از این تفاوت چه چیزهایی را می‌توانیم یاد بگیریم. پروفسور مایلز در این خصوص گفت: «ما با استفاده از گوش‌های خود جهت صدا را تشخیص می‌دهیم و این فرآیند مبتنی بر میزان فشار صوتی ایجاد شده صورت می‌گیرد. ولی بیشتر حشرات در واقع به کمک موهای خود صداهای محیط را دریافت می‌کنند».

این مسئله به آن دلیل است که حشراتی مانند پشه‌ها، مگس‌ها و عنکبوت‌ها ‌به جای تشخیص تغییرات فشار در هوای پیرامون خود، با استفاده از موهای بسیار ظریفی که روی بدن خود دارند سرعت هوا را مورد سنجش قرار می‌دهند. بر این اساس به نظر می‌رسد تار عنکبوت هم اقدام مشابهی را انجام می‌دهد و این تارها به قدری ظریف است که امواج صوتی می‌تواند آنها را به حرکت درآورد و حتی آن دسته از امواجی که با فرکانس بسیار پایین منتشر شده‌اند هم می‌توانند تار عنکبوت را مرتعش کنند. این میزان حساسیت بسیار قابل ملاحظه است و دانشمندان هم اکنون تلاش می‌کنند به کمک تارهای عنکبوت امواج منتشر شده ناشی از حرکت لایه‌های درونی زمین را که باعث زمین‌لزره می‌شود را دریافت کنند.

پروفسور مایلز در جریان توضیح حرکت تار عنکبوت گفت: «این تارها حتی می‌توانند به واسطه صداها و فرکانس‌هایی با توان کمتر از 3 هرتز هم به حرکت درآیند».

به منظور تبدیل حرکات تار عنکبوت به یک اتفاق کارآمد، دانشمندان در راستای رسیدن به اهدا خود تارهای عنکبوت را داخل محفظه‌ای از طلا قرار دادند و سپس آن را در یک میدان مغناطیسی گذاشتند. این اقدام به آنها امکان داد تا بتوانند حرکات ایجاد شده توسط امواج صوتی را به سیگنال‌های الکترونیکی تبدیل کنند و سپس به کمک یک میکروفون بسیار دقیق و حساس فرکانس‌ها با دامنه موج وسیع‌تر را با دقت بسیار بالا تشخیص دهند.

با توجه به این قابلیت و توانایی منحصر به فرد، میکروفون این گروه تحقیقاتی تواست صداهایی را که میکروفون‌های معمول قادر به دریافت آنها نیستند با دقت بسیار بالا ثبت کند و آنها را در اختیار سیستم مرکزی قرار دهد. با این توضیح اگر به عنوان مثال قرار باشد میکروفون مذکور در نسل جدید سمعک‌ها یا گوشی‌های هوشمند مورد استفاده قرار گیرد، می‌تواند این قابلیت را در اختیار کاربران بگذارد تا فقط صدایی که از دهان شخص مقابل خارج می‌شود را به گوش او برساند و تمام صداهای اضافه محیط را حذف کند.

پرفسور مایلز در پایان صحبت‌های خود اظهار داشت: «این یک روش بسیار ساده است که به کمک آن می‌توانیم میکروفون‌های بسیار کارآمد و دقیق را با توانایی‌های بالاتر و در ابعاد مختلف با قابلیت دریافت طیف گسترده‌ای از فرکانس‌ها تولید کنیم».

این گروه تحقیقاتی نتیجه حاصل از مطالعه جدید خود را در آخرین شماره از نشریه بین‌المللی «مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم آمریکا» به چاپ رساند.