Дослідники розробили перші мікроскопічні роботи, здатні до “ходьби”

У сфері робототехніки відбулося прорив, дослідники створили перші мікроскопічні роботи, які можна контролювати за допомогою вбудованих напівпровідникових компонентів. Ці роботи можуть “ходити” тільки за допомогою стандартних електронних сигналів.

Мікроскопічні роботи мають розмір парAMECIUM і будуть служити основою для подальших проєктів. Серед них можуть бути складні версії з інтелектом на основі кремнію, масове виробництво таких роботів, а також версії, здатні рухатися через тканини і кров людини.

Ця робота була здійснена у співробітництві з Корнельським університетом під керівництвом Ітая Коена, професора фізики. Іншими членами команди були Пол Мак’юен, професор фізичних наук, а також Марк Міскін, асистент-професор Університету Пенсільванії.

Їхня робота була опублікована 26 серпня в Nature, під назвою “Електронно інтегровані, масово вироблені мікроскопічні роботи”.

Попередні нанорозмірні проєкти

Розроблені мікроскопічні роботи були створені на основі попередньої роботи Коена і Мак’юена. Серед їхніх попередніх нанорозмірних проєктів були мікроскопічні чутливі елементи та графенові оригамі-машини.

Нові мікроскопічні роботи мають товщину близько 5 мікрон, ширину 40 мікрон і довжину від 40 до 70 мікрон. Один мікрон становить одну мільйонну частину метра.

Кожен робот має просту схему, виготовлену з кремнієвих фотovoltaїчних елементів і чотирьох електрохімічних виконавчих механізмів. Кремнієві фотovoltaїчні елементи служать тулубом і мозком, а електрохімічні виконавчі механізми – ногами.

Контроль мікроскопічних роботів

Для контролю роботів дослідники використовують імпульси лазера, які спрямовують на різні фотovoltaїчні елементи, кожний з яких складається з окремого набору ніг. Роботи можуть “ходити”, коли лазер перемикається між переднім і заднім фотovoltaїчними елементами.

Роботи працюють при низькій напрузі 200 мілівольт і споживають лише 10 нановатт енергії. Матеріал досить міцний для такого малого об’єкта, і їх можна виготовляти паралельно, оскільки вони виготовляються за допомогою стандартних літографічних процесів. На одному чотиридюймовому кремнієвому пластині можна розмістити близько 1 мільйона роботів.

Команда зараз працює над тим, щоб зробити роботи більш потужними за допомогою електроніки та бортових обчислень.

Можливо, майбутні версії мікророботів зможуть діяти у координованому порядку та виконувати завдання, такі як перебудова матеріалів, зашивання кровоносних судин або бути відправлені до людського мозку.

“Контролювання маленького робота – це майже як зменшишення себе. Я думаю, що такі машини приведуть нас у всілякі неймовірні світи, які занадто малі, щоб їх побачити”, – сказав Міскін.

“Ця наукова прорив забезпечує захоплюючі наукові можливості для дослідження нових питань, пов’язаних з фізикою активної матерії, і може в кінцевому підсумку привести до фантастичних робототехнічних матеріалів”, – сказав Сем Стентон.

Стентон є програмним менеджером Армійського науково-дослідного офісу, який підтримував дослідження мікроскопічних роботів.

Відео Ітая Коена, в якому він пояснює технологію, можна знайти тут.