Nye mikrorobotter i cellestørrelse kan lave utrolige rejser

Forskere har udnyttet de nyeste nanofabrikationsteknikker til at skabe bugformede robotter, der er trådløst drevet, kunne gå, i stand til at overleve barske miljøer og lille nok til at blive injiceret gennem en almindelig kanyle.

"Da jeg var barn, Jeg kan huske, at jeg kiggede i et mikroskop, og ser alt det skøre, der foregår. Nu bygger vi ting, der er aktive i den størrelse. Vi skal ikke bare se denne verden. Du kan faktisk spille i det, " sagde Marc Miskin, som udviklede nanofabrikationsteknikkerne sammen med sine kolleger professorerne Itai Cohen og Paul McEuen og forskeren Alejandro Cortese ved Cornell University, mens Miskin var postdoc i laboratoriet for atom- og faststoffysik der. I januar, han blev assisterende professor i elektro- og systemteknik ved University of Pennsylvania.

Miskin vil præsentere sin mikroskopiske robotforskning om denne uge på American Physical Society March Meeting i Boston. Han vil også deltage i et pressemøde, der beskriver arbejdet. Oplysninger om at logge på for at se og stille spørgsmål eksternt er inkluderet i slutningen af ​​denne nyhedsmeddelelse.

Mikrorobotternes oprindelse

I løbet af de sidste mange år har Miskin og forskerkolleger udviklede en flertrins nanofabrikationsteknik, der forvandler en 4-tommer specialiseret siliciumwafer til en million mikroskopiske robotter på få uger. Hver 70 mikron lang (ca. bredden af ​​et meget tyndt menneskehår), robotternes kroppe er dannet af et supertyndt rektangulært skelet af glas toppet med et tyndt lag silicium, som forskerne ætser dets elektronikkontrolkomponenter ind i og enten to eller fire siliciumsolceller - den rudimentære ækvivalent til en hjerne og organer.

"Den virkelig høje forklaring på, hvordan vi laver dem, er, at vi tager teknologi udviklet af halvlederindustrien og bruger den til at lave små robotter, " sagde Miskin.

Hvert af en robots fire ben er dannet af et dobbeltlag af platin og titanium (eller alternativt, grafen). Platinet påføres ved hjælp af atomlagsaflejring. "Det er som at male med atomer, " sagde Miskin. Platin-titanium-laget skæres derefter ind i hver robots fire 100-atom-tykke ben.

"Benene er super stærke, " sagde han. "Hver robot bærer en krop, der er 1, 000 gange tykkere og vejer omkring 8, 000 gange mere end hvert ben."

Forskerne skinner med en laser på en af ​​en robots solceller for at drive den. Dette får platinet i benet til at udvide sig, mens titanium forbliver stift til gengæld, får lemmen til at bøje. Robottens gang er genereret, fordi hver solcelle forårsager skiftevis sammentrækning eller afspænding af for- eller bagben.

Forskerne så første gang en robots ben bevæge sig flere dage før jul 2017. "Benet rykkede bare lidt, " erindrede Miskin. "Men det var det første proof of concept - det her kommer til at fungere!"

Hold hos Cornell og Pennsylvania arbejder nu på smarte versioner af robotterne med indbyggede sensorer, ure og controllere.

Den nuværende laserstrømkilde ville begrænse robottens kontrol til en fingerneglebredde ind i vævet. Så Miskin tænker på nye energikilder, inklusive ultralyd og magnetiske felter, det ville gøre det muligt for disse robotter at foretage utrolige rejser i den menneskelige krop til missioner såsom medicinudlevering eller kortlægning af hjernen.

"Vi fandt ud af, at du kan injicere dem ved hjælp af en sprøjte, og de overlever - de er stadig intakte og funktionelle - hvilket er ret fedt, " han sagde.