Robotisk samling af verdens mindste hus - selv en mide passer ikke ind ad døren

Et fransk nanorobotikhold fra Femto-ST Institute i Besançon, Frankrig, samlet et nyt mikroroboticsystem, der skubber grænserne for optiske nanoteknologier fremad. Ved at kombinere flere eksisterende teknologier, μRobotex nanofaktoriet bygger mikrostrukturer i et stort vakuumkammer og fastgør komponenter på spidser med optiske fibre med nanometernøjagtighed. Mikrohuskonstruktionen, rapporteret i Journal of Vacuum Science and Technology A , demonstrerer, hvordan forskere kan fremme optiske sanseteknologier, når de manipulerer ionpistoler, elektronstråler og finstyret robotpilotering.

Indtil nu, laboratorie-på-fiber-teknologier havde ingen robotaktuatorer til nano-samling, så arbejdet i denne skala forhindrede ingeniører i at bygge mikrostrukturer. Denne innovation gør det muligt at installere miniaturiserede sensorelementer på fibertip, så ingeniører kan se og manipulere forskellige komponenter. Med denne fremgang, optiske fibre så tynde som menneskehår kan indsættes på utilgængelige steder som jetmotorer og blodkar for at detektere strålingsniveauer eller virale molekyler.

"For første gang var vi i stand til at realisere mønstre og samling med mindre end 2 nanometer nøjagtighed, hvilket er et meget vigtigt resultat for robotik og det optiske samfund, "sagde Jean-Yves Rauch, en forfatter på papiret.

De franske ingeniører kombinerede alle de teknologiske komponenter til nano -samling - en fokuseret ionstråle, et gasindsprøjtningssystem og en lille manøvredygtig robot - i et vakuumkammer, og installeret et mikroskop for at se montageprocessen. "Vi besluttede at bygge mikrohuset på fiberen for at vise, at vi er i stand til at realisere disse mikrosystemsamlinger oven på en optisk fiber med høj nøjagtighed, "Sagde Rauch.

At bygge et mikrohus er som at lave en kæmpe terning af et stykke papir, men nano -samling kræver mere sofistikerede værktøjer. Den fokuserede ionstråle bruges som en saks til at klippe eller skære husets silikamembran "papir". Når væggene foldes på plads, der vælges en lavere effektindstilling på ionpistolen, og gasindsprøjtningssystemet stikker strukturens kanter på plads. Den lave effekt ionstråle og gasindsprøjtning sprutter derefter forsigtigt et flisebelagt mønster på taget, en detalje, der understreger systemets nøjagtighed og fleksibilitet.

I denne proces, ionpistolen måtte fokusere på et område kun 300 mikrometer ved 300 mikrometer for at affyre ioner på fiberspidsen og silica -membranen. "Det er meget udfordrende at styre robotten med høj nøjagtighed på dette kryds mellem de to bjælker, "Sagde Rauch. Han forklarede, at to ingeniører arbejdede på flere computere for at styre processen. Mange trin er allerede automatiserede, men i fremtiden håber teamet at automatisere alle de robotiske samlingsstadier.

Nu, ved hjælp af μRobotex -systemet, disse ingeniører konstruerer funktionaliserede mikrostrukturer til at detektere specifikke molekyler ved at vedhæfte deres mikrostrukturer på optiske fibre. Nanorobotics -teamet håber at skubbe grænserne for teknologien yderligere, ved at konstruere mindre strukturer og fastgøre disse på carbon nanorør, kun 20 nanometer til 100 nanometer i diameter.