Машини-монстри: Атомно-силовий мікроскоп, виготовлений з конструктора LEGO і контролера Arduino
Коли мова заходить про атомно-силових мікроскопах (atomic force microscope, AFM), електронних мікроскопах та іншої високотехнологічної наукової техніці, більшість непосвячених у це справа людей уявляють собі неймовірно складні установки, обплутані електричними проводами, як павутиною. Деякою мірою це відповідає дійсності, дослідницькі AFM-мікроскопи, здатні проводити зйомку об'єктів нано-рівня, є складними приладами, виготовленими з спеціалізованих і унікальних компонентів, вартість яких починається з позначки в 100 тисяч доларів. Але чи завжди потрібна висока складність і висока вартість наукового обладнання?
Виявляється, далеко не завжди, і це наочно продемонструвала група студентів старших курсів з лондонського Університетського коледжу (University College London, UCL), університету Цінхуа (Tsinghua University) і Пекінського університету, яка зробила своїми руками AFM-мікроскоп, або як його ще називають - наноскоп, використовуючи тільки деталі конструктора LEGO і електронну систему управління на базі популярного в певних колах контролера Arduino.
При створенні Лего-AFM-мікроскопа, який отримав найменування LEGO2NANO, разом зі студентами працювали їх викладачі і досвідчені університетські інженери, об'єднаний досвід і зусилля яких дозволили створити дешевий і ефективний AFM-мікроскоп, за допомогою якого можна спостерігати за об'єктами, розміри яких складають нанометры і менше, що набагато менше, ніж можна розгледіти в найдосконаліший і неймовірно дорогою оптичний мікроскоп.
Студентській команді знадобилося близько п'яти днів для створення і демонстрації можливостей функціонуючого AFM-мікроскопа. У конструкції мікроскопа LEGO2NANO були використані стандартні блоки конструктора LEGO, контролер Arduino, елементи побутової електроніки і деякі деталі, виготовлені за допомогою технологій тривимірної друку, на загальну суму в 500 доларів. Але в результаті витрачені зусилля окупилися сторицею, об'єднана студентська команда стала переможцем та отримала премію в конкурсі Best Technical Design.
Зазначимо, що конкурс Best Technical Design, що проводилася в Пекіні, був організований і спонсорувався Фондом LEGO (LEGO Foundation) та організацією, яка має відношення до середньої освіти в Китаї, та іншими навчальними і науковими закладами. У конкурсі, крім університетських команд з усього світу, приймали участь команди, складені з найкращих китайських учнів середніх шкіл. А метою конкурсу Best Technical Design була розробка недорогих і доступних наукових інструментів, які можуть бути використані у школах і університетах для освітніх цілей.
"Крім використання в освітніх цілях, дешеві наукові інструменти можуть мати дуже важливе значення для медичних і наукових установ у країнах, що розвиваються," - розповідає Габріель Аеппли (Gabriel Aeppli), директор Центру нанотехнологій лондонського Університетського коледжу, одного з основних спонсорів конкурсу - "Саме тому такі проекти, як LEGO2NANO, мають дуже важливе значення".
Машини-монстри - все про виняткових машинах, механізмах і пристроях в світі, від величезних засобів знищення собі подібних до крихітних точних пристроїв, механізмів і всього того, що знаходиться в проміжку між ними.