Comment les doigts humains détectent les molécules

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-16 16:04

Vous êtes-vous déjà demandé à quel point le sens du toucher d'une personne est aigu? Des travaux antérieurs ont montré que nos doigts peuvent détecter des bosses aussi petites que 13 nanomètres de hauteur. Et chacun de nous, les yeux fermés, distinguera le bois du métal et du plastique, car ces matériaux ont des textures différentes et absorbent la chaleur des doigts de différentes manières. Mais des chercheurs de l'Université de Californie à San Diego ont découvert que grâce au toucher, les humains peuvent sentir la différence entre deux surfaces qui ne diffèrent que par la couche supérieure des molécules.

L'équipe, dirigée par le professeur Darren Lipomi, a utilisé deux plaquettes de silicium, l'une recouverte d'une couche oxydée dominée par des atomes d'oxygène et l'autre recouverte d'un matériau en téflon à base de carbone-fluor. Les deux plaques étaient lisses et se ressemblaient à peu près.

Dans la première expérience, on a demandé à un groupe de 15 volontaires de glisser leur doigt sur trois plaques et de deviner laquelle était différente des deux autres. Les participants ont réussi le test 71% du temps.

Le deuxième test s'est avéré plus difficile. Les scientifiques ont appliqué huit bandes transversales d'une couche oxydée et de téflon sur des plaquettes de silicium allongées. Dans ces bandes, différents matériaux jouaient le rôle de « uns » et de « zéros » du code binaire, et une lettre de l'alphabet ASCII à huit bits était cryptée sur chaque plaque.

Cette fois, dix des onze participants à l'expérience, apparemment non loin de la programmation, ont pu déchiffrer le mot Lab (Laboratoire) en faisant glisser leur doigt le long des plaques. Cela leur a pris, en moyenne, moins de cinq minutes.

Selon les chercheurs, les gens peuvent ressentir ces différences en raison des différentes forces de friction de glissement qui se produisent lorsque deux objets au repos commencent à glisser l'un par rapport à l'autre. C'est à cause de ce phénomène que sont générés le grincement des charnières de porte ou le bruit d'un train à l'arrêt.

Au cours des tests, il s'est avéré que l'efficacité de la reconnaissance des différentes surfaces dépend de la rapidité avec laquelle le doigt se déplace et de la force avec laquelle il appuie sur la plaque.

Lipomi et ses collègues ont créé un « doigt artificiel avec un capteur et un transducteur de pression », qui a été passé sur divers matériaux. Après avoir traité les données avec un modèle informatique, ils ont découvert qu'à certaines combinaisons de vitesse et de pression, les différences entre les surfaces devenaient complètement insaisissables.

"Nos résultats montrent une capacité humaine remarquable à trouver rapidement la bonne combinaison de force et de vitesse pour percevoir la différence entre ces surfaces", a déclaré Lipomi dans un communiqué de presse. Fait intéressant, un "doigt artificiel" avec un seul capteur peut également détecter cette différence. Rien à voir avec les centaines de terminaisons nerveuses de notre peau et les récepteurs dans les ligaments, les articulations, les poignets, le coude et l'épaule qui permettent aux gens de ressentir de petites différences lorsqu'ils sont touchés.

Les résultats de la recherche, publiés dans Materials Horizons, sont fondamentaux pour le développement de technologies telles que l'e-skin, les prothèses tactiles et les commandes tactiles de réalité virtuelle.