自己動作、水中ロボットが開発され、電気なしで動作する

カリフォルニア大学バークレー校とマサチューセッツ大学アマースト校の研究者は、電気を使用せずに連続して動作する最初の自己動作型水中ロボットを開発しました。

この研究は、ネイチャー・ケミストリーに掲載されています。

「水上を歩く」ロボット

これらの「水上を歩く」液体ロボットは、水中を潜って貴重な化学物質を回収し、繰り返し水面に上がってそれらを配達することができます。

これは、電気を使用せずに連続して動作する最初の技術であり、自動化学合成または薬剤配達システムとして使用できる可能性があります。

トム・ラッセルは、この研究の主任著者であり、バークレー校の客員研究員であり、マサチューセッツ大学アマースト校の高分子科学・工学の教授です。彼は、バークレー校の材料科学部門で、 Adaptive Interfacial Assemblies Towards Structuring Liquids プログラムを率いています。

「私たちは、化学を使用して物体の浮力を制御する液体ロボットシステムを設計するという障壁を突破しました」とラッセルは述べています。

ラッセルによると、この技術は、液体ロボットの家族である「リキボット」の開発を大幅に進歩させます。以前、研究者たちは、これらのリキボットが自動的にタスクを実行できることを実証しましたが、ただ一度だけです。他のリキボットは、タスクを連続して実行できますが、動作するために電気を必要とします。

「私たちに電気を供給する必要はありません。私たちのリキボットは、周囲の媒体から化学的に『食事』を得ているからです」とラッセルは述べています。

実験の実行

ラッセルと最初の著者であるガンホア・シエは、バークレー校の材料科学部門で一連の実験を実行しました。シエは、現在中国の湖南大学の教授であり、以前バークレー校のポスドク研究員でした。

これらの実験を通じて、研究者たちは、リキボットに塩を「与える」ことで、それらを周囲の液体溶液よりも重くまたは密度が高くすることができることを発見しました。

バークレー校の分子ファウンドリーの共同研究者であるポール・アシュビーとブレット・ヘルムズは、リキボットが化学物質を運ぶ方法を実証する追加の実験を実行しました。

リキボットは、直径2ミリメートルしかありません。周囲の溶液よりも密度が高いため、溶液の中央に集まり、選択された化学物質で満たされます。これにより、酸素バブルが生成され、リキボットが水面に上がります。別の反応が発生し、リキボットが容器の縁に移動し、貨物を降ろすことができます。

このプロセスは、繰り返し発生します。

リキボットは、組成によって、さまざまなタスクを同時に実行できます。いくつかのリキボットは、環境中のさまざまな種類のガスを検出できますが、他のリキボットは、特定の種類の化学物質に反応できます。

これらの用途に加えて、リキボットは、医薬品の発見または医薬品合成用の自動連続ロボットシステムを可能にすることもできます。

研究チームは、将来的にこの技術を大規模なシステムに拡大し、固体表面での動作を可能にする方法を探る予定です。