Tutkijat luovat itsestään voimansa saavan, vesipohjaisen robotin, joka toimii ilman sähköä

Tutkijat Department of Energyn Lawrence Berkeley National Laboratoryssa (Berkeley Lab) ja Massachusettsin yliopistossa Amherstissa ovat kehittäneet ensimmäisen itsestään voimansa saavan, vesipohjaisen robotin, joka voi toimia jatkuvasti ilman sähköä. 

Tutkimus julkaistiin Nature Chemistry -lehdessä Nature Chemistry.

”Vesivaeltavat” robotit

Nämä ”vesivaeltavat” nestemäiset robotit voivat sukeltaa veden alle noutamaan arvokkaita kemikaaleja ja palata pintaan toimittamaan ne toistuvasti. 

Tämä on ensimmäinen laatuaan teknologia, joka toimii jatkuvasti ilman sähkölaitteita. Se voisi mahdollisesti toimia automaattisena kemikaalien synteesijärjestelmänä tai lääkejakelujärjestelmänä lääketeollisuudessa.

Tom Russell on tutkimuksen vanhempi tekijä, vieraileva tutkija ja polymeeritieteen ja -tekniikan professori Massachusettsin yliopistosta Amherstista. Hän johtaa Adaptive Interfacial Assemblies Towards Structuring Liquids -ohjelmaa Berkeley Labin Materials Sciences Divisionissa.

”Olemme murtaneet esteen nestemäisen robotijärjestelmän suunnittelussa, joka voi toimia itsenäisesti käyttämällä kemiaa esineen kelluvuuden säätelyyn”, Russell sanoi.

Russellin mukaan teknologia edistää merkittävästi ”nestrobotteja”, jotka ovat perhe robottilaitteita. Aikaisemmin tutkijat ovat osoittaneet, että nämä nestrobotit voivat suorittaa tehtävän itsenäisesti, mutta vain kerran. Toiset voivat suorittaa tehtävän jatkuvasti, mutta ne vaativat sähköä toimintansa aikana.

”Emme tarvitse sähkölaitteita, koska nestrobotimme saavat voimansa tai ’ruokansa’ kemiallisesti ympäröivästä mediasta”, Russell sanoi.

https://www.youtube.com/watch?v=BdS72O2c9nQ

Kokeiden suorittaminen

Russell ja ensimmäinen tekijä Ganhua Xie suorittivat sarjan kokeita Berkeley Labin Material Sciences Divisionissa. Xie on entinen postdoc-tutkija Berkeley Labissa ja nykyinen professori Hunanin yliopistossa Kiinassa. 

Näiden kokeiden kautta pari sai selville, että ”ruokkimalla” nestrobotteja suolalla ne tulevat raskaammaksi tai tiheämmiksi kuin ympäröivä neste.

Yhteistutkijat Paul Ashby ja Brett Helms Berkeley Labin Molecular Foundryssa suorittivat lisäkokeita, jotka osoittivat, miten nestrobotit kuljettavat kemikaaleja edestakaisin.

Nestrobotit ovat vain 2 millimetrin halkaisijaltaan, ja koska ne ovat tiheämpiä kuin ratkaisu, ne kerääntyvät ratkaisun keskelle ja täyttyvät valituilla kemikaaleilla. Tämä johtaa reaktioon, joka tuottaa happikaasua, joka nostaa nestrobotin pintaan. Toisessa reaktiossa nestrobotit siirtyvät astian reunalle, jossa ne voivat purkaa lastinsa.

Tämä prosessi toistuu toistuvasti.

Nestrobotit voivat suorittaa useita tehtäviä samanaikaisesti riippuen niiden koostumuksesta. Joillakin voi olla kyky havaita erilaisia kaasuja ympäristössä, kun taas toisilla voi olla kyky reagoida tiettyihin kemikaaleihin. 

Näiden sovellusten lisäksi nestrobotit voivat myös mahdollistaa itsenäiset, jatkuvat robotijärjestelmät, jotka soveltuvat lääkekehitykseen tai lääkesynteesiin.

Tutkijaryhmä aikoo nyt laajentaa teknologiaa suuremmille järjestelmille ja tutkia, miten tehdä siitä toimiva kiinteillä pinnoilla.