美国化学学会 仅仅通过触摸,人们就可以根据微小的化学差异来区分表面
贷方:Charles Dhong 我们的眼睛可能是世界的窗户,但我们的指尖让我们与世界接触
为了重现这种触觉,目前的技术依赖于微型马达和电力
然而,它们产生的碰撞和嗡嗡声并不善于模仿真实的东西
今天,科学家报告了我们的皮肤可以感知化学物质中的细微差异的证据——他们希望这些发现可以为控制触摸的新方法提供基础,并将其更好地集成到虚拟现实等应用中
研究人员将在美国化学学会的春季会议上展示他们的成果
“当你触摸一个物体时,你在感受它的表面,你可以通过改变表面和手指之间的摩擦力来改变它的感觉
这就是化学起作用的地方,”查尔斯·洪博士说
D
,该项目的首席研究员
“我们认为材料化学可以为再现更微妙的感觉打开大门,无论你是设计一个表面来感受某种方式,还是为虚拟现实创造反馈设备
" 在五种感觉中,科技更容易接受一些感觉
电脑显示器、智能手机屏幕和虚拟现实耳机提供了详细的、甚至是身临其境的图像
音频设备也可以高保真地再现声音、音乐和其他声音
然而,触摸技术的进步已经落后,部分原因是它涉及多种类型的感觉,如温度和疼痛
此外,一些再造触觉的努力包括设计系统来模拟移动身体的感觉——一种复杂的感觉
Dhong在特拉华大学的研究专注于一种特殊类型的触摸:使用手指来检测纹理
一些唤起这种细腻触感的方法已经有了
智能手机中的振动器能够吸引你的注意力,而不会响铃
在一个为弱视或失明人士设计的可刷新盲文显示器中,一个致动器将针向上移动以产生凸起
这种类型的触摸依赖于一种物理力,即摩擦力,这是皮肤摩擦物体时遇到的阻力
虽然表面轮廓等属性会影响摩擦力,但化学成分也有影响
物质内部的分子结构及其表面的性质也会影响感觉
Dhong和他的同事们怀疑,通过仅仅改变与化学相关的特征,他们可以改变表面的感觉
在过去的工作中,Dhong的团队要求人们触摸单分子厚的硅烷层,这是一种含硅化合物
没有一个硅烷表面具有可检测的光滑度差异
即便如此,那些触摸过表面的人可以根据化学差异来区分它们,包括每个硅烷分子中的一个原子被另一个原子取代,因为摩擦力发生了微妙的变化
“最近的研究表明,人们可以在低至13纳米的分辨率下检测表面之间的物理差异,”Dhong说
“现在我们说触觉也能识别像用一个碳原子替换一个氮原子这样小的化学变化
" 在会议上,Dhong将介绍最近在聚合物方面的工作,聚合物是合成材料的关键分子
聚合物的区别不仅在于它们的化学式,还在于一种称为结晶度的特性,这种特性描述了链状分子的排列有多整齐
这些实验中的聚合物具有相同的分子式和分子量;只有结晶度不同
在他们的实验中,研究人员专注于聚合物薄层的感知纹理
和硅烷一样,他们要求受试者用手指滑过聚合物
这一次,他们也发现人们可以仅根据分子结晶度的细微变化导致的摩擦变化来区分聚合物
“一种控制精细触摸和纹理感知的新方法可能有许多应用,”Dhong说
“例如,它可以使设计新型表面成为可能,或者将这种感觉更好地融入虚拟现实环境中
其他应用可能包括改进设备,如可刷新的盲文显示器,以及为外科医生进行远程手术提供反馈,”Dhong说
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