Robot tí hon có thể làm sạch các hạt từ nước và tế bào vận chuyển

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Eindhoven đã phát triển một robot nhỏ bằng nhựa có thể được sử dụng để thu hút và bắt giữ các hạt trong nước. Nó cũng có thể được sử dụng để vận chuyển các tế bào để phân tích trong các thiết bị chẩn đoán.

Sản phẩm nghiên cứu đã được xuất bản trên tạp chí PNAS.

Người máy

Rô-bốt tí hon được làm bằng polyme phản ứng nhanh, có thể điều khiển bằng ánh sáng và từ tính. Còn được gọi là “polyp thủy sinh không dây”, nó được lấy cảm hứng từ một polyp san hô trong tự nhiên, hiện diện trong các rạn san hô và có các xúc tu.

Trong thế giới thực, các polyp sống có thể tạo ra một chuyển động cụ thể bằng thân của chúng để tạo ra dòng điện hút các hạt thức ăn.

Theo nghiên cứu sinh tiến sĩ Marina Pilz Da Cunha, “Tôi lấy cảm hứng từ chuyển động của những polyp san hô này, đặc biệt là khả năng tương tác với môi trường của chúng thông qua các dòng chảy tự tạo.”

Polyp nhân tạo mới được phát triển có kích thước 1 x 1 cm, với thân cây phản ứng với từ trường và các xúc tu được điều khiển bằng ánh sáng. 

Pilz Da Cunha cho biết: “Việc kết hợp hai tác nhân kích thích khác nhau là rất hiếm vì nó đòi hỏi quá trình chuẩn bị và lắp ráp vật liệu phức tạp, nhưng thật thú vị khi tạo ra các rô bốt không dây vì nó cho phép thực hiện các nhiệm vụ và thay đổi hình dạng phức tạp”.

Để điều khiển các xúc tu, ánh sáng được chiếu vào chúng với các bước sóng khác nhau. Với việc sử dụng ánh sáng tia cực tím, các xúc tu 'chộp lấy' và trong khi dưới ánh sáng xanh, chúng 'thả ra'.

Dưới nước

Polyp nhân tạo có khả năng nắm bắt và giải phóng các vật thể dưới nước. Rô-bốt mới là một cải tiến từ rô-bốt mini vận chuyển gói hàng được dẫn hướng bằng ánh sáng đã được các nhà nghiên cứu trình bày hồi đầu năm. 

Robot trên cạn không thể hoạt động dưới nước, vì các polyme hoạt động thông qua hiệu ứng quang nhiệt. Trái ngược với mô hình dưới nước, mô hình trên cạn sử dụng năng lượng từ nhiệt sinh ra từ ánh sáng, thay vì bản thân ánh sáng.

Pilz Da Cunha cho biết: “Nhiệt lượng tỏa ra trong nước khiến robot không thể điều khiển dưới nước.

Với thông tin này, các nhà nghiên cứu đã phát triển một vật liệu polyme quang cơ có khả năng chỉ được điều khiển bằng ánh sáng, không có nhiệt. 

Một phát triển quan trọng khác với robot mới này là nó có thể giữ được sự biến dạng sau khi được kích hoạt bằng ánh sáng. Sau khi loại bỏ các kích thích, vật liệu quang nhiệt trở lại hình dạng ban đầu, nhưng các phân tử trong vật liệu quang cơ chuyển sang trạng thái mới. Do đó, các hình dạng ổn định khác nhau có thể được duy trì trong thời gian dài hơn.

“Điều đó giúp kiểm soát cánh tay kẹp; Pilz Da Cunha cho biết một khi thứ gì đó đã bị bắt, rô-bốt có thể tiếp tục giữ nó cho đến khi nó được xử lý bằng ánh sáng một lần nữa để thả nó ra.

Thu hút các hạt

Một nam châm xoay được đặt bên dưới robot cho phép thân quay quanh trục.

Theo Pilz Da Cunha, “Do đó, có thể thực sự di chuyển các vật thể trôi nổi trong nước về phía polyp, trong trường hợp của chúng tôi là các giọt dầu.”

Dòng chất lỏng có thể được thay đổi bởi vị trí của các xúc tu.

“Mô phỏng trên máy tính, với các vị trí xúc tu khác nhau, cuối cùng đã giúp chúng tôi hiểu và hiểu chính xác chuyển động của thân cây. Và để 'thu hút' những giọt dầu về phía các xúc tu,” Pilz Da Cunha nói.

Robot có thể hoạt động bất kể chất lỏng xung quanh là gì. Điều này trái ngược với hydrogel thường được sử dụng cho các ứng dụng dưới nước vốn nhạy cảm với môi trường. 

Pilz Da Cunha cho biết: “Robot của chúng tôi cũng hoạt động theo cách tương tự trong nước mặn hoặc nước có chất gây ô nhiễm ra khỏi nước bằng cách bắt chúng bằng các xúc tu của nó. 

Các nhà nghiên cứu hiện đang làm việc để các polyp khác nhau có thể hợp tác với nhau, với khả năng một polyp chuyển gói này sang gói khác. Họ cũng đang nghiên cứu các robot bơi có thể được sử dụng cho các ứng dụng y sinh.