미세 로봇, 물에서 미세 입자를 청소하고 세포를 운반할 수 있다

에인트호번 기술 대학교(Eindhoven University of Technology)의 연구진은 물에서 미세 입자를 आकर들고 포획할 수 있는 미세 플라스틱 로봇을 개발했다. 또한 이 로봇은 진단 기기에 대한 분석을 위해 세포를 운반하는 데 사용될 수 있다.

이 연구는 PNAS 저널에 발표되었다.

로봇

미세 로봇은 빛과 자성을 이용해 제어할 수 있는 반응성 폴리머로 구성되어 있다. 또한 “무선 수중 폴립”이라고도 불리며, 산호초에 존재하는 산호 폴립에서 영감을 받았다. 산호 폴립은 촉수를 가지고 있다.

현실에서 살아있는 폴립은 식물 입자를 끌어들이기 위해 줄기를 특정한 동작으로 움직인다.

박사 과정 학생 마리나 필즈 다 쿠냐(Marina Pilz Da Cunha)에 따르면, “나는 산호 폴립의 운동, 특히 환경과 상호작용하는 능력에서 영감을 받았다.”

새로 개발된 인공 폴립은 1cm x 1cm 크기로, 줄기는 자성을 이용해 제어되고 촉수는 빛을 이용해 제어된다.

“두 가지 자극을 결합하는 것은 드물지만, 미세한 재료 준비와 조립이 필요하다. 그러나 무선 로봇을 만들 때 복잡한 모양과 작업을 수행할 수 있으므로 흥미롭다”라고 필즈 다 쿠냐는 말했다.

촉수를 제어하기 위해 다른 파장의 빛을 비춘다. 자외선 아래서 촉수가 물체를 잡고, 파란색 빛 아래서 물체를 놓는다.

수중

인공 폴립은 물 아래에서 물체를 잡고 놓을 수 있다. 이 새로운 로봇은 연구진이今年초에 발표한 빛을 이용한 패키지 전달 미니 로봇의 발전이다.

육상 기반 로봇은 수중에서 작동할 수 없었다. 폴리머는 광열 효과를 이용해 작동했기 때문이다. 반면에 수중 모델은 빛 자체를 이용해 작동했다.

“열은 물에서 소실되므로 로봇을 수중에서 제어할 수 없다”라고 필즈 다 쿠냐는 말했다.

이 정보를 바탕으로 연구진은 빛만을 이용해 제어할 수 있는 광기계 폴리머 재료를 개발했다.

또한 이 새로운 로봇은 빛에 의해 활성화된 후 변형을 유지할 수 있다. 광열 재료는 원래 형태로 돌아오지만, 광기계 재료의 분자는 새로운 상태를 취한다. 따라서 더 긴 기간 동안 안정적인 형태를 유지할 수 있다.

“그것은 그리퍼 암을 제어하는 데 도움이 된다. 한 번 물체를 잡으면, 로봇은 물체를 놓을 때까지 잡고 있을 수 있다”라고 필즈 다 쿠냐는 말했다.

https://www.youtube.com/watch?v=QYklipdzesI&feature=emb_logo

미세 입자 끌어들이기

로봇 아래에는 축을 따라 회전하는 자석이 있다.

필즈 다 쿠냐에 따르면, “따라서 물에 떠있는 물체를 폴립으로 끌어들이는 것이 가능했다. 우리의 경우에는 유성 물방울이었다”라고 말했다.

촉수의 위치에 따라 유체 흐름을 변경할 수 있다.

“컴퓨터 시뮬레이션을 통해 다양한 촉수 위치를 시도해 보았고, 이를 통해 줄기의 운동을 정확하게 이해할 수 있었다. 그리고 유성 물방울을 촉수로 끌어들이는 데 성공했다”라고 필즈 다 쿠냐는 말했다.

로봇은 주변液체에 관계없이 작동할 수 있다. 이는 수중 응용에서 자주 사용되는 하이드로겔과는 다르다. 하이드로겔은 환경에 민감하다.

“로봇은 또한 바닷물이나 오염된 물에서 작동한다. 물에서 미세 입자를 잡아내는 데 사용할 수 있다”라고 필즈 다 쿠냐는 말했다.

연구진은 현재 다양한 폴립이 협력하여 하나의 폴립이 다른 폴립에게 패키지를 전달하는 가능성을 탐구하고 있다. 또한 생물의학적 응용을 위해 수영 로봇을 개발 중이다.