化学者は、ヒドロゲルから「腐りやすい」ルービックキューブを作りました

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ビデオ: 【ルービックキューブ 揃え方】初心者さんでも必ずルービックキューブを揃えられて1分30秒を切ることができるように、日本一わかりやすく解説しました。これがルービックキューブの六面のやり方です! 2022, 12月
化学者は、ヒドロゲルから「腐りやすい」ルービックキューブを作りました
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Anonim
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科学者たちは、ヒドロゲルからルービックキューブを作成しました。これは、外側が6色で塗られた27個の立方体要素のパズルです。化学者によって得られた物質は1時間以内にくっつき、結果として得られるオブジェクトの構成を変更することができます。 24時間の連続接触後、ゲルは硬化します。同様の特性を持つオブジェクトは、医療センサーの開発や情報の保存に役立つ可能性があると、著者はAdvancedMaterialsジャーナルに書いています。

ルービックキューブはパズルです。これは立方体で、各辺が9つの等しい正方形に分割され、独自の色でペイントされています。立方体の内部には、パズルのピースを相互に回転させるための機械的なヒンジがあります。このおもちゃは、1974年にハンガリーの建築家ErnöRubikによって発明されました。数学的には、約43兆(43×1018)の固有のキューブ構成があります。

ロボット工学の現在の傾向の1つは、柔らかい材料の使用です。この方向性の枠内で、接着が制御された物質、つまり互いにくっつく能力が必要になる場合があります。この場合、それらは必要に応じて強い結びつきを形成することができ、状況が変化したときに、それらは別々の部分に分割することができます。

米国テキサス大学オースティン校のJonathanSesslerと香港科技大学のBenZhong Tangが率いる、自己修復ハイドロゲルからのルービックキューブの作成について説明します。このポリマー材料は、大量の水を吸収して保持できるため、柔らかく、接触すると新しい化学結合を形成することもできます。たとえば、切開部位で回復することができます。

著者が入手したオブジェクトは、27個の別々の立方体で構成されており、各立方体は6つの着色されたヒドロゲル層で覆われており、強力な化学結合を形成するのに十分な時間接触していました。その後、27個のキューブが1つの共通の構造に結合されました。約1時間後、立方体間の接着度が十分になり、複合立方体の個々の部分が対称軸を中心に自由に回転できるようになりましたが、同時に、立方体の内部よりも小さくなりました。約1日後、結合の数が非常に多くなり、実際、固体の凍結ヒドロゲルが形成され、回転できなくなりました。

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異なる色の使用済みポリマーの接着、化学反応、および式の変化を提供する、化学ルービックキューブの作成の概略図

化学的なルービックキューブの収集は、その固体の機械的な対応物よりもはるかに簡単です。これは、ヒドロゲルバージョンを使用すると「チート」できるためです。たとえば、個々の要素を取り外して、必要な場所に取り付けることができます。また、特定の化学反応を使用してエッジの色を変更することもできます。これは、酢酸の作用の例による作業で示されています。ただし、化学変換には少なくとも数十秒かかり、通常のルービックキューブの現在の記録は3.47秒であるため、これではキューブを最速で完了することはできません。

科学者の本来の動機は、医療センサーとして皮膚に取り付けることができるスマートな素材を作成することでした。たとえば、そのような物質の変色は、糖尿病患者にとって重要な異常に高いまたは低い血糖値を反映している可能性があります。本格的なルービックキューブを使用して情報を記録することもできますが、これらすべてのアプリケーションはまだ実用化にはほど遠いものです。

「情報を保存するために平面上の白黒ピクセルのパターンを表すQRコードを考えてみてください」とSessler氏は説明します。「私たちは、情報をカラーパターンと3次元で記録する可能性を調査しています。これにより、理論的にははるかに高いデータ密度が可能になります。」

以前、3本の指を持つロボットがルービックキューブを収集するように教えられ、別のマシンが高速アセンブリの新記録を樹立しました-わずか0.38秒。また昨年、日本人男性が自己組織化パズルを作成し、人工知能が独自にそれを解くことを学びました。

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