Các nhà khoa học tạo ra rô-bốt tự động, hoạt động dưới nước mà không cần điện

Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley của Bộ Năng lượng (Berkeley Lab) và Đại học Massachusetts Amherst đã phát triển rô-bốt tự động, hoạt động dưới nước đầu tiên có thể chạy liên tục mà không cần điện.

Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Nature Chemistry.

Rô-bốt “đi trên nước”

Những rô-bốt lỏng này có thể lặn xuống nước để thu thập các hóa chất quý giá trước khi nổi lên bề mặt để giao chúng một cách liên tục.

Đây là công nghệ đầu tiên thuộc loại này có thể chạy liên tục mà không cần đầu vào điện. Nó có thể được sử dụng như một hệ thống tổng hợp hóa chất tự động hoặc hệ thống phân phối thuốc cho các loại thuốc.

Tom Russell là tác giả chính của nghiên cứu, một nhà khoa học khách mời và giáo sư khoa học và kỹ thuật polymer tại Đại học Massachusetts Amherst. Ông dẫn đầu chương trình Adaptive Interfacial Assemblies Towards Structuring Liquids tại Bộ phận Khoa học Vật liệu của Berkeley Lab.

“Chúng tôi đã phá vỡ một rào cản trong việc thiết kế một hệ thống rô-bốt lỏng có thể hoạt động tự động bằng cách sử dụng hóa học để kiểm soát độ nổi của một vật thể,” Russell nói.

Theo Russell, công nghệ này giúp tiến bộ đáng kể trong việc phát triển “rô-bốt lỏng”, một họ các thiết bị rô-bốt. Trước đây, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng những rô-bốt lỏng này có thể thực hiện một nhiệm vụ tự động, nhưng chỉ một lần. Những rô-bốt khác có thể thực hiện một nhiệm vụ liên tục, nhưng chúng cần điện để hoạt động.

“Chúng tôi không cần cung cấp năng lượng điện vì rô-bốt lỏng của chúng tôi nhận được năng lượng hoặc ‘thức ăn’ từ môi trường xung quanh thông qua hóa học,” Russell nói.

Thực hiện các thí nghiệm

Russell và tác giả đầu tiên Ganhua Xie đã thực hiện một loạt các thí nghiệm tại Bộ phận Khoa học Vật liệu của Berkeley Lab. Xie là một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ trước đây tại Berkeley Lab và hiện là giáo sư tại Đại học Hunan ở Trung Quốc.

Thông qua những thí nghiệm này, cặp đôi này đã học được rằng “cho ăn” rô-bốt lỏng bằng muối làm cho chúng nặng hơn hoặc đặc hơn so với dung dịch lỏng xung quanh.

Các nhà điều tra cùng tác giả Paul Ashby và Brett Helms tại Molecular Foundry của Berkeley Lab đã thực hiện các thí nghiệm bổ sung để chứng minh cách rô-bốt lỏng vận chuyển các hóa chất trở lại và đi.

Rô-bốt lỏng chỉ có đường kính 2 milimét, và vì chúng đặc hơn so với dung dịch, chúng tụ tập ở trung tâm của dung dịch và chứa đầy các hóa chất được chọn. Điều này dẫn đến một phản ứng tạo ra các bong bóng oxy, làm cho rô-bốt lỏng nổi lên bề mặt. Một phản ứng khác xảy ra, kéo rô-bốt lỏng đến mép của容器, nơi chúng có thể dỡ hàng.

Quá trình này diễn ra liên tục.

Rô-bốt lỏng có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ đồng thời tùy thuộc vào công thức của chúng. Trong khi một số có thể phát hiện các loại khí khác nhau trong môi trường, những rô-bốt khác có thể phản ứng với các loại hóa chất cụ thể.

Ngoài những ứng dụng này, rô-bốt lỏng cũng có thể cho phép các hệ thống rô-bốt tự động, liên tục được áp dụng trong các ứng dụng phát hiện thuốc hoặc tổng hợp thuốc.

Đội ngũ sẽ hiện đang mở rộng công nghệ này cho các hệ thống lớn hơn trong khi khám phá cách để nó hoạt động trên các bề mặt rắn.