De oude Japanse kunst van het vouwen van papier, bekend als origami, kan worden gebruikt om mechanische, binaire schakelaars.

In Technische Natuurkunde Brieven , onderzoekers rapporteren de fabricage van zo'n papieren apparaat met behulp van een bepaald origamipatroon dat bekend staat als het Kresling-patroon. Dit apparaat kan fungeren als een mechanische schakelaar.

Door meerdere van deze samen te voegen op één platform, de onderzoekers bouwden een functionerend mechanisch geheugenbord.

Origami-structuren kunnen stijf of niet-rigide zijn. Voor de eerste soort alleen de vouwen tussen papierpanelen kunnen vervormen, maar de panelen blijven vast. In niet-rigide origami, echter, de panelen zelf kunnen vervormen.

Het Kresling-patroon is een voorbeeld van niet-rigide origami. Het vouwen van een stuk papier met dit patroon genereert een balgachtige structuur die tussen de ene oriëntatie en de andere kan omslaan. De balg werkt als een soort veer en kan worden bediend door een platform te trillen dat de balg vasthoudt. Hierdoor ontstaat er een schakelaar, die de onderzoekers een door Kresling geïnspireerde mechanische schakelaar noemen, of KIM.

De onderzoekers ontdekten dat het oscilleren van een platform dat de KIMS op en neer houdt met een bepaalde snelheid, ervoor zorgt dat het omdraait, of schakelen, tussen de twee stabiele staten. Ze gebruikten een elektrodynamische shaker om gecontroleerde bewegingen van de basis te maken en bewaakten het bovenoppervlak van de KIMS met behulp van een laser. Op deze manier, zij konden de basisfysica die ten grondslag ligt aan het schakelgedrag in kaart brengen en analyseren.

"We hebben het Kresling-origamipatroon gebruikt om ook een cluster van mechanische binaire schakelaars te ontwikkelen, "Zei auteur Ravindra Masana. "Deze kunnen worden gedwongen om over te schakelen tussen twee verschillende statische toestanden met behulp van een enkele gecontroleerde ingang in de vorm van een harmonische excitatie die wordt toegepast aan de basis van de schakelaar."

De groep overwoog eerst een 2-bits geheugenkaart gemaakt door twee KIMS-eenheden op een enkel platform te plaatsen. Omdat elke KIMS-bit twee stabiele toestanden heeft, vier verschillende staten geïdentificeerd als S00, S01, S10 en S11 zijn verkrijgbaar. Oscillaties van het platform zullen ervoor zorgen dat er tussen deze vier stabiele toestanden wordt geschakeld. Dit proof-of-concept met slechts twee bits kan worden uitgebreid naar meerdere KIMS-eenheden, het creëren van een soort mechanisch geheugen.

"Dergelijke schakelaars kunnen worden geminiaturiseerd, " zei Mohammed Daqaq, een van de auteurs en de directeur van het Laboratory of Applied Nonlinear Dynamics aan de NYU Abu Dhabi. "In plaats van een omvangrijke elektrodynamische shaker te gebruiken voor de bediening, de geheugenkaart kan dan worden geactiveerd met behulp van schaalbare piëzo-elektrische en grafeen-actuatoren."

Geminiaturiseerde origami-geheugenborden zouden een brede toepasbaarheid moeten hebben en een grote belofte inhouden voor toekomstige apparaatontwikkeling.