I ricercatori sviluppano i primi robot microscopici in grado di “camminare”

In quello che rappresenta un importante passo avanti nel campo della robotica, i ricercatori hanno creato i primi robot microscopici in grado di essere controllati attraverso i loro componenti semiconduttori incorporati. I robot sono in grado di “camminare” con semplici segnali elettronici standard.

I robot microscopici sono delle dimensioni di un paramecio e saranno la base per ulteriori progetti. Alcuni di questi potrebbero includere versioni più complesse con intelligenza a base di silicio, la produzione di massa di tali robot e versioni in grado di muoversi attraverso i tessuti e il sangue umano.

Il lavoro è stato una collaborazione guidata dalla Cornell University, che ha incluso Itai Cohen, professore di fisica. Altri membri del team includevano Paul McEuen, il John A. Newman Professor of Physical Science, e Marc Miskin, assistente professore all’University of Pennsylvania.

Il loro lavoro è stato pubblicato il 26 agosto su Nature, intitolato “Electronically Integrated, Mass-Manufactured, Microscopic Robots.”

Progetti nanoscale precedenti

I nuovi robot microscopici sono stati costruiti sulla base del lavoro precedente svolto da Cohen e McEuen. Alcuni dei loro progetti nanoscale precedenti includevano sensori microscopici e macchine origami a base di grafene. 

I nuovi robot microscopici sono circa 5 micron di spessore, 40 micron di larghezza e tra 40 e 70 micron di lunghezza. Un micron è solo un milionesimo di metro. 

Ogni robot ha un circuito semplice realizzato con fotovoltaici al silicio e quattro attuatori elettrochimici. I fotovoltaici al silicio agiscono come torso e cervello, mentre gli attuatori elettrochimici agiscono come gambe.

Controllo dei robot microscopici

Per controllare i robot, i ricercatori emettono impulsi laser su fotovoltaici diversi, con ciascuno che costituisce un insieme separato di gambe. I robot sono in grado di camminare quando il laser viene commutato avanti e indietro tra i fotovoltaici anteriori e posteriori.

I robot funzionano solo a bassa tensione di 200 millivolt e consumano solo 10 nanowatt di potenza. Il materiale è robusto per un oggetto così piccolo e possono essere fabbricati in parallelo poiché sono costruiti con processi litografici standard. Su un wafer di silicio di quattro pollici, ci possono essere circa 1 milione di bot.

Il team sta ora esaminando come rendere i robot più potenti attraverso l’elettronica e il calcolo a bordo. 

È possibile che le future versioni dei microrobot possano agire in swarm e completare compiti come la ristrutturazione dei materiali, la sutura dei vasi sanguigni o essere inviati nel cervello umano. 

“Controllare un robot minuscolo è forse il modo più vicino per rimpicciolirsi. Penso che macchine come queste ci porteranno in mondi incredibili che sono troppo piccoli per essere visti”, ha detto Miskin.

“Questa svolta nella ricerca fornisce un’opportunità scientifica emozionante per indagare nuove domande rilevanti per la fisica della materia attiva e potrebbe alla fine portare a materiali robotici futuristici”, ha detto Sam Stanton. 

Stanton è il responsabile del programma per l’Army Research Office, che ha supportato la ricerca sui robot microscopici. 

Un video di Itai Cohen che spiega la tecnologia può essere trovato qui.