Ερευνητές Ανάπτυξαν τα Πρώτα Μικροσκοπικά Ρομπότ Ικανά για “Περπάτημα”

Σε ένα突破 στην περιοχή της ρομποτικής, ερευνητές έχουν δημιουργήσει τα πρώτα μικροσκοπικά ρομπότ ικανά να ελέγχονται μέσω των ενσωματωμένων ημιαγωγικών τους组件. Τα ρομπότ μπορούν να “περπατήσουν” με μόνο τυπικά ηλεκτρονικά σήματα.

Τα μικροσκοπικά ρομπότ έχουν το μέγεθος ενός παραμεκίου και θα fungουν ως βάση για μελλοντικά προγράμματα. Κάποια από αυτά τα προγράμματα θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν σύνθετες εκδοχές με έξυπνη διασύνδεση, μαζική παραγωγή τέτοιων ρομπότ και εκδοχές ικανές να κινούνται μέσα σε ανθρώπινο ιστό και αίμα.

Το έργο ήταν μια συνεργασία υπό την ηγεσία του Πανεπιστημίου Κορνέλ, η οποία περιελάμβανε τον Ιτάι Κοέν, καθηγητή φυσικής. Άλλοι μέλη της ομάδας περιελάμβαναν τον Πολ Μακ Γιούεν, καθηγητή Φυσικής Επιστήμης, καθώς και τον Μαρκ Μίσκιν, βοηθό καθηγητή στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια.

Το έργο τους δημοσιεύθηκε στις 26 Αυγούστου στο Nature, με τίτλο “Ηλεκτρονικά Ενσωματωμένα, Μαζικά Παραγόμενα, Μικροσκοπικά Ρομπότ.”

Προηγούμενα Προγράμματα σε Νανόκλίμακα

Τα νεοαναπτυγμένα μικροσκοπικά ρομπότ κατασκευάστηκαν με βάση προηγούμενο έργο των Κοέν και Μακ Γιούεν. Κάποια από τα προηγούμενα προγράμματα τους σε νανόκλίμακα περιελάμβαναν μικροσκοπικούς αισθητήρες και Origami μηχανές με βάση το γραφένιο. 

Τα νέα μικροσκοπικά ρομπότ έχουν περίπου 5 μικρόμετρα πάχος, 40 μικρόμετρα πλάτος και μεταξύ 40 έως 70 μικρομέτρων μήκος. Ένα μικρόμετρο είναι μόνο ένα εκατομμυστό του μέτρου. 

Κάθε ρομπότ έχει ένα απλό κύκλωμα που κατασκευάζεται από φωτοβολταϊκά ημιαγωγού και τέσσερις ηλεκτροχημικούς ενεργοποιητές. Τα φωτοβολταϊκά ημιαγωγού fungουν ως το σώμα και το εγκέφαλο, ενώ οι ηλεκτροχημικοί ενεργοποιητές fungουν ως τα πόδια.

Έλεγχος των Μικροσκοπικών Ρομπότ

Για να ελέγχουν τα ρομπότ, οι ερευνητές στέλνουν laser παλμούς σε διαφορετικά φωτοβολταϊκά, με κάθε ένα να αποτελεί ένα ξεχωριστό σετ ποδιών. Τα ρομπότ μπορούν να περπατήσουν όταν το laser εναλλάσσεται μπρος-πίσω μεταξύ των φωτοβολταϊκών στο μπροστινό και πίσω μέρος.

Τα ρομπότ λειτουργούν μόνο σε χαμηλή τάση 200 millivolts και καταναλώνουν μόνο 10 nanowatts ισχύος. Το υλικό είναι ισχυρό για τόσο μικρό αντικείμενο και μπορούν να κατασκευαστούν παράλληλα既然 κατασκευάζονται με τυπικές λιθوگرικές διαδικασίες. Σε ένα silicon wafer τεσσάρων ιντσών, μπορούν να υπάρχουν περίπου 1 εκατομμύριο bots.

Η ομάδα εξετάζει τώρα πώς να κάνει τα ρομπότ πιο ισχυρά μέσω ηλεκτρονικής και ενσωματωμένης υπολογιστικής. 

Είναι δυνατό ότι μελλοντικές εκδοχές των μικρορομπότ θα μπορέσουν να fungουν σε σμήνη και να ολοκληρώσουν εργασίες όπως η αναδιάρθρωση υλικών, η ράφηση αιμοφλεβών ή να σταλθούν στον ανθρώπινο εγκέφαλο. 

“Ο έλεγχος ενός μικροσκοπικού ρομπότ είναι ίσως όσο κοντά μπορείτε να φτάσετε στο να μειώσετε τον εαυτό σας. Νομίζω ότι μηχανές σαν αυτές θα μας οδηγήσουν σε όλους τους τύπους των θαυμάσιων κόσμων που είναι πολύ μικροί για να δουν,” είπε ο Μίσκιν.

“Αυτή η έρευνα προσφέρει μια συναρπαστική επιστημονική ευκαιρία για τη διερεύνηση νέων ερωτημάτων σχετικών με τη φυσική της ενεργού ύλης και μπορεί τελικά να οδηγήσει σε ρομποτικά υλικά του μέλλοντος,” είπε ο Σαμ Στάντον. 

Ο Στάντον είναι προγραμματιστής για το Γραφείο Ερευνών του Στρατού, το οποίο υποστήριξε την έρευνα για τα μικροσκοπικά ρομπότ. 

Ένα βίντεο του Ιτάι Κοέν που εξηγεί την τεχνολογία μπορεί να βρεθεί εδώ.