Tutkijat kehittivät itsestään toimivan, vesipohjaisen robotin, joka toimii ilman sähköä

Lawrence Berkeley National Laboratoryn (Berkeley Lab) ja Massachusettsin yliopiston Amherstin osaston tutkijat ovat kehittäneet ensimmäisen itsestään toimivan, vesipohjaisen robotin, joka voi toimia jatkuvasti ilman sähköä.

Tutkimus julkaistiin Nature Chemistry -lehdessä.

”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 sähköistä syötettä. Se voisi mahdollisesti toimia automaattisena kemikaalisynteesi- tai lääkejakelujärjestelmänä lääketeollisuudessa.

Tom Russell on tutkimuksen seniorkirjoittaja, vieraileva tutkija ja polymeeritieteen ja -tekniikan professori Massachusettsin yliopistosta Amherstissa. Hän johtaa Adaptive Interfacial Assemblies Towards Structuring Liquids -ohjelmaa Berkeley Labin Materiaalitieteiden osastossa.

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

Russellin mukaan tämä 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 sähköenergiaa, koska nestrobotit saavat voimansa ’ruoakseen’ kemiallisesti ympäröivästä mediasta”, Russell sanoi.

Kokeiden suorittaminen

Russell ja ensimmäinen kirjoittaja Ganhua Xie suorittivat sarjan kokeita Berkeley Labin Materiaalitieteiden osastossa. Xie on entinen post doc -tutkija Berkeley Labissa ja nykyinen professori Hunanin yliopistossa Kiinassa.

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

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

Nestrobotit ovat vain 2 millimetriä 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. Toinen reaktio tapahtuu, joka vetää nestrobotin astian reunalle, jossa se voi purkaa lastinsa.

Tämä prosessi toistuu toistuvasti.

Nestrobotit voivat suorittaa useita tehtäviä samanaikaisesti riippuen niiden koostumuksesta. Kun jotkut voivat havaita erilaisia kaasuja ympäristössä, toiset voivat reagoida tiettyihin kemikaaleihin.

Nestrobotit voivat myös mahdollistaa itsenäiset, jatkuvat robotijärjestelmät, joita sovelletaan lääkekehitys- tai lääkesynteesisovelluksiin.

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