Scienziati creano robot acquatico autonimo che funziona senza elettricità

Gli scienziati del Dipartimento dell’Energia del Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) e dell’Università del Massachusetts Amherst hanno sviluppato il primo robot acquatico autonimo che può funzionare ininterrottamente senza elettricità.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature Chemistry.

Robot “camminatori sull’acqua”

Questi robot liquidi “camminatori sull’acqua” possono immergersi sott’acqua per recuperare sostanze chimiche preziose e poi risalire in superficie per consegnarle ripetutamente.

Questa è la prima tecnologia del suo genere a funzionare ininterrottamente senza input elettrico. Potrebbe essere utilizzata come sistema di sintesi chimica automatizzato o come sistema di consegna di farmaci per l’industria farmaceutica.

Tom Russell è l’autore principale della ricerca, uno scienziato visitatore e professore di scienza e ingegneria dei polimeri all’Università del Massachusetts Amherst. Lui guida il programma Adaptive Interfacial Assemblies Towards Structuring Liquids nel Materials Sciences Division del Berkeley Lab.

“Abbiamo superato una barriera nel progettare un sistema robotico liquido che può funzionare autonomamente utilizzando la chimica per controllare la galleggiabilità di un oggetto”, ha detto Russell.

Secondo Russell, la tecnologia aiuta a fare un grande passo avanti nella progettazione dei “liquibot”, una famiglia di dispositivi robotici. In precedenza, i ricercatori avevano dimostrato che questi liquibot possono eseguire autonomamente un compito, ma solo una volta. Altri possono eseguire un compito ininterrottamente, ma richiedono elettricità per funzionare.

“Non dobbiamo fornire energia elettrica perché i nostri liquibot ottengono il loro potere o ‘cibo’ chimicamente dal mezzo circostante”, ha detto Russell.

Esecuzione degli esperimenti

Russell e il primo autore Ganhua Xie hanno eseguito una serie di esperimenti nel Materials Sciences Division del Berkeley Lab. Xie è un ex ricercatore post-dottorato al Berkeley Lab e attualmente professore all’Università di Hunan in Cina.

Attraverso questi esperimenti, la coppia ha scoperto che “alimentando” i liquibot con sale li rende più pesanti o densi rispetto alla soluzione liquida circostante.

I co-ricercatori Paul Ashby e Brett Helms del Molecular Foundry del Berkeley Lab hanno eseguito esperimenti aggiuntivi che hanno dimostrato come i liquibot trasportino sostanze chimiche avanti e indietro.

I liquibot hanno solo 2 millimetri di diametro e, poiché sono più densi della soluzione, si raggruppano al centro di essa e si riempiono di sostanze chimiche selezionate. Ciò provoca una reazione che genera bolle di ossigeno, che sollevano il liquibot in superficie. Un’altra reazione si verifica che attira i liquibot verso il bordo del contenitore, dove possono scaricare il loro carico.

Questo processo si ripete più volte.

I liquibot possono eseguire una varietà di compiti contemporaneamente a seconda della loro formulazione. Mentre alcuni possono rilevare diversi tipi di gas nell’ambiente, altri possono reagire a specifici tipi di sostanze chimiche.

Oltre a queste applicazioni, i liquibot potrebbero anche consentire sistemi robotici autonomi e continui applicati nella scoperta di farmaci o nella sintesi di farmaci.

Il team cercherà ora di ampliare la tecnologia per sistemi più grandi mentre esplora come farla funzionare su superfici solide.