Scienziati creano un robot acquatico autoalimentato 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 autoalimentato che può funzionare ininterrottamente senza elettricità.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature Chemistry.

“Robot che camminano sull’acqua”

Questi “robot che camminano sull’acqua” possono immergersi sott’acqua per recuperare sostanze chimiche preziose prima di 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 facoltà visitatore e professore di scienza e ingegneria dei polimeri dell’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 possa operare in modo autonomo utilizzando la chimica per controllare la galleggiabilità di un oggetto”, ha detto Russell.

Secondo Russell, la tecnologia aiuta a fare un passo avanti significativo nella famiglia dei dispositivi robotici noti come “liquibot”. 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.

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Esecuzione degli esperimenti

Russell e il primo autore Ganhua Xie hanno condotto 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 “nutrire” i liquibot con sale li rende più pesanti o densi rispetto alla soluzione liquida circostante.

I co-ricercatori Paul Ashby e Brett Helms al Molecular Foundry del Berkeley Lab hanno condotto ulteriori esperimenti 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 potrebbero completare una varietà di compiti simultaneamente a seconda della loro formulazione. Mentre alcuni potrebbero rilevare diversi tipi di gas nell’ambiente, altri potrebbero 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.