Працює не гірше за звичайного. Німецькі вчені побудували мікроскоп з кубиків Lego

Мікроскоп з Лего
Фото: arstechnica.com

Єдині компоненти не з Lego — це лінзи, витягнуті з камер смартфонів.

Німецькі вчені побудували мікроскоп високої роздільної здатності з компонентів Lego і деталей, витягнутих з мобільного телефону. Ця розробка є частиною сучасного тренду "економна наука" — використовувати дешеве устаткування і програмне забезпечення з відкритим вихідним кодом для створення недорогих наукових приладів. Ці прилади формату "зроби сам" ідеально підходять для освітнього середовища і для використання в польових умовах в країнах, що розвиваються, повідомляє arstechnica.com.

Можливо, найвідомішим недорогим саморобним приладом на сьогодні є Foldscope, оптичний мікроскоп, який легко зібрати з аркуша паперу і лінзи. Він поставляється у вигляді комплекту, який включає магніти, щоб користувачі могли прикріпити смартфон до Foldscope і сфотографувати збільшені зразки. Він досить міцний, щоб витримати падіння або намокання, а збільшення досить сильне, щоб побачити в зразку кишкову паличку і малярійних паразитів.

Кубики Lego виявилися корисним джерелом доступних компонентів для створення саморобних приладів. Наприклад, у 2014 році міжнародна група студентів сконструювала атомно-силовий мікроскоп (АСМ), використовуючи в ролі деяких компонентів кубики Lego. На відміну від звичайного мікроскопа, у якому користувач переглядає зразок через окуляр, АСМ більше схожий на програвач грамплатівок. Крихітна голка, прикріплена до консолі, переміщається за зразком, підстрибуючи вгору і вниз у відповідь на будь-які удари на поверхні зразка. Ці нерівності "виявляються" щодо змін у відбитому від консолі лазерному світлі.

Тімо Бетц з Геттінгенського університету і його колеги виявили, що фундаментальні принципи роботи мікроскопа досить складні для розуміння учнями в школі. І незважаючи на те, що мікроскопи є важливим науковим приладом, їхнє використання в класах або вдома, особливо під час глобальної пандемії, обмежене через їхню вартість і крихкість. Тому вчені вирішили побудувати більш дешеву версію з кубиків Lego.

Мікроскоп з Лего
Фото: arstechnica.com

Єдиними деталями не з Legoв в їхній остаточній конструкції саморобного мікроскопа є два оптичних компоненти: об'єктив з великим збільшенням і об'єктив з малим збільшенням. Бетц і колеги зрозуміли, що лінзи камер смартфонів тепер досить високої якості і зазвичай коштують недорого. Вони використовували пластикову лінзу змінного модуля камери iPhone 5 для об'єктива з великим збільшенням. А скляну лінзу використовували для об'єктива з малим збільшенням.

Для освітлення вчені використовували спеціальну цеглинку Lego, у яку був вбудований світлодіод. У разі нерівномірного освітлення вчені зробили розсіювач з тонкого аркуша паперу, помістивши його між світлодіодом і зразком. Плоска поверхня цеглинок Lego стала відмінним держателем для зразків.

Бетц і його колеги також розробили ряд базових домашніх експериментів, які користувачі могли проводити зі своїми мікроскопами з Lego. Наприклад, в одному експерименті вивчали моношар червоної цибулі, спостерігаючи, як додавання краплі розчину NaCl змушує шар цибулі втрачати воду і стискатися. Інший експеримент включав у себе спостереження за утворенням кристалів солі, а третій — спостереження за тим, як креветки артемії переміщаються у воді.

Учені протестували свій прилад за допомогою групи дітей у віці від 9 до 13 років, які побудували мікроскопи і провели деякі експерименти, що дало їм достатню свободу для самостійного вивчення того, як працює збільшення. Учені в результаті опитування дітей виявили, що цей процес значно розширив розуміння дітьми мікроскопії.

"Ми сподіваємося, що цей модульний мікроскоп буде використовуватися в класах і вдома по всьому світу, щоб надихати дітей на науку", — говорить Бетц.