Robot wielkości pantofelka zasilany światłem lasera? Już wkrótce coś takiego może wędrować po naszym organizmie
Wszyscy znamy pantofelka z lekcji biologii. To niewielki pierwotniak. Jego ciało osiąga długość od 50 do 350 mikrometrów. A mikrometr to jedna tysięczna milimetra. Trudno sobie wyobrazić robota o tym rozmiarze. A jednak.
Zespół, którego trzon stanowią badacze z Cornell University, zaprezentowali właśnie robota o rozmiarach nieprzekraczających 70 mikrometrów. Co prawda tak małe roboty już istnieją, ale ten jest pierwszym urządzeniem w tej skali, które udało się wyposażyć w krzemowe komponenty półprzewodnikowe – czyli w elektronikę. Swoje dokonania naukowcy opisali w pracy „Electronically Integrated, Mass-Manufactured, Microscopic Robots”.
Korpus mikrusa stanowi prosty krzemowy obwód scalony o właściwościach fotowoltaicznych o grubości 5 mikrometrów. Są do niego przymocowane cztery elektrochemiczne aktuatory odpowiedzialne za ruch.
Jak tłumaczy Paul McEuen, jeden z liderów projektu, we wpisie na blogu Cornell University, wykonanie korpusu wymagało jedynie wykorzystania istniejącej technologii tworzenia półprzewodników. Za to robotyczne nogi były prawdziwym wyzwaniem.
„Takich nóg wcześniej nie było. Nie istniały małe, aktywowane elektrycznie aktuatory, których moglibyśmy użyć. Musieliśmy je wynaleźć i połączyć z elektroniką” – mówi w wypowiedzi cytowanej na blogu.
Zostały stworzone z pasków platyny o grubości kilkudziesięciu atomów, umocowanych z jednej strony warstwą tytanu. Paski zginają się pod wpływem ładunku elektrycznego. Aby kontrolować miejsca zgięcia, elastyczne platynowe paski wzmocniono dodatkowo sztywnymi polimerowymi paskami, zostawiając przerwy w miejscu, gdzie materiał miał się zginać. Przerwy między paskami polimeru pełniły rolę stawów w kończynie.
Ruch robota jest kontrolowany z zewnątrz. Precyzyjna wiązka lasera naświetla na zmianę lewe i prawe elementy fotowoltaiczne. W ten sposób dostarczają energii potrzebnej do zginania aktuatorów i wywołują ruch robocika.
Adres filmu na Youtube: https://youtu.be/Wl6uw8dRrPA
Źródło: Cornell University / YouTube
To dopiero początek. Miniaturowy robot ma stanowić punkt wyjścia do bardziej zaawansowanych projektów, zawierających bardziej złożoną elektronikę i wyposażonych w moc obliczeniową.
Jak zauważa Itai Cohen, jeden z liderów projektu, ich najważniejszym dokonaniem jest zaprojektowanie robota tak, by dało się go produkować w standardowym procesie litograficznym, w jakim dziś powstają mikrochipy. To pozwoli na masową produkcję – na 10-centymetrowym waflu krzemowym można ich zbudować milion naraz.
Teraz zespół bada możliwości wyposażenia robotów w bardziej zaawansowane podzespoły. Do czego dążą? Miniaturowe maszyny znajdą zastosowanie wszędzie tam, gdzie trzeba działać w mikroskali – w naprawach precyzyjnych urządzeń czy w medycynie, gdzie mogłyby dokonywać nieinwazyjnych zabiegów lub zwalczać mikroorganizmy.
– Kontrolując malutkiego robota, zbliżasz się jak to tylko możliwe do fantazji o skurczeniu się do skali mikro. Myślę, że ten typ maszyn zabierze nas w niesamowite światy, które są zbyt małe, by je obserwować gołym okiem – mówi Marc Miskin, jeden ze współautorów robota.