新的細(xì)胞大小的微型機(jī)器人可能會(huì)進(jìn)行令人難以置信的旅程

研究人員利用最新的納米制造技術(shù)創(chuàng)造了無(wú)人動(dòng)力，能夠行走，能夠在惡劣環(huán)境中生存并且足夠小以通過(guò)普通皮下注射針注射的蟲形機(jī)器人。

“當(dāng)我還是個(gè)孩子的時(shí)候，我記得在顯微鏡下觀察，看到所有這些瘋狂的東西在繼續(xù)。現(xiàn)在我們正在構(gòu)建那種活躍的東西。我們不僅要看這個(gè)世界。你實(shí)際上可以玩“在其中，”Marc Miskin說(shuō)，他與他的同事教授Itai Cohen和Paul McEuen以及康奈爾大學(xué)的研究員Alejandro Cortese開發(fā)了納米加工技術(shù)，而Miskin則是那里的原子和固態(tài)物理實(shí)驗(yàn)室的博士后。1月，他成為賓夕法尼亞大學(xué)電氣和系統(tǒng)工程的助理教授。

Miskin將于本周在波士頓舉行的美國(guó)物理學(xué)會(huì)3月會(huì)議上展示他的微觀機(jī)器人研究。他還將參加一個(gè)描述這項(xiàng)工作的新聞發(fā)布會(huì)。本新聞稿末尾包含登錄以遠(yuǎn)程觀看和提問的信息。

微型機(jī)器人的起源

在過(guò)去的幾年中，Miskin和研究人員開發(fā)了一種多步納米加工技術(shù)，可以在短短幾周內(nèi)將一個(gè)4英寸的專用硅晶圓轉(zhuǎn)變?yōu)橐话偃f(wàn)個(gè)微觀機(jī)器人。每個(gè)70微米長(zhǎng)(大約非常薄的人發(fā)的寬度)，機(jī)器人的身體由超薄的矩形玻璃骨架形成，頂部有一層薄薄的硅層，研究人員在其中蝕刻其電子控制元件和兩個(gè)或四個(gè)硅太陽(yáng)能電池 - 大腦和器官的基本等價(jià)物。

研究人員開發(fā)了一種微型功能，遠(yuǎn)程供電的步行機(jī)器人，開發(fā)了一種多步納米加工技術(shù)，可在短短幾周內(nèi)將一個(gè)4英寸的專用硅晶片轉(zhuǎn)變?yōu)橐话偃f(wàn)個(gè)微型機(jī)器人。機(jī)器人的四條腿中的每一條腿都在100個(gè)原子厚度以下，但是激光照射機(jī)器人的太陽(yáng)能電池板，它們推動(dòng)了微型機(jī)器人。研究人員正在研究機(jī)器人的智能版本，這些機(jī)器人可能會(huì)在人體內(nèi)進(jìn)行令人難以置信的旅行。蒙太奇：機(jī)器人可以通過(guò)步行探索自己的環(huán)境，以與爬行細(xì)胞相當(dāng)?shù)乃俣刃羞M(jìn)。圖片來(lái)源：Marc Mishkin

“我們?nèi)绾沃圃爝@些產(chǎn)品的真正高級(jí)解釋是我們采用半導(dǎo)體行業(yè)開發(fā)的技術(shù)并用它來(lái)制造小型機(jī)器人，”Miskin說(shuō)。

機(jī)器人的四條腿中的每一條都由鉑和鈦的雙層(或者石墨烯)形成。使用原子層沉積施加鉑。“這就像用原子繪畫一樣，”米斯金說(shuō)。然后將鉑鈦層切割成每個(gè)機(jī)器人的四個(gè)100原子厚的腿。

“腿很強(qiáng)壯，”他說(shuō)。“每個(gè)機(jī)器人都有一個(gè)厚1000倍的機(jī)身，重量比每條腿重約8,000倍。”

研究人員在一個(gè)機(jī)器人的太陽(yáng)能電池上發(fā)射激光，為其供電。這導(dǎo)致腿中的鉑膨脹，而鈦依次保持剛性，導(dǎo)致肢體彎曲。由于每個(gè)太陽(yáng)能電池引起前腿或后腿的交替收縮或放松，因此產(chǎn)生機(jī)器人的步態(tài)。

研究人員開發(fā)了一種微型功能，遠(yuǎn)程供電的步行機(jī)器人，開發(fā)了一種多步納米加工技術(shù)，可在短短幾周內(nèi)將一個(gè)4英寸的專用硅晶片轉(zhuǎn)變?yōu)橐话偃f(wàn)個(gè)微型機(jī)器人。機(jī)器人的四條腿中的每一條腿都在100個(gè)原子厚度以下，但是激光照射機(jī)器人的太陽(yáng)能電池板，它們推動(dòng)了微型機(jī)器人。研究人員正在研究機(jī)器人的智能版本，這些機(jī)器人可能會(huì)在人體內(nèi)進(jìn)行令人難以置信的旅行。并行(實(shí)時(shí))大量釋放10,000個(gè)機(jī)器人。圖片來(lái)源：Marc Miskin

研究人員在2017年圣誕節(jié)前幾天看到一個(gè)機(jī)器人的腿部移動(dòng)。“腿部稍微抽搐了一下，”Miskin回憶道。“但這是概念的第一個(gè)證據(jù) - 這將起作用!”

康奈爾大學(xué)和賓夕法尼亞大學(xué)的團(tuán)隊(duì)正在研究帶有板載傳感器，時(shí)鐘和控制器的智能機(jī)器人版本。

當(dāng)前的激光電源會(huì)將機(jī)器人的控制限制在指甲寬度的組織中。因此，Miskin正在考慮新的能源，包括超聲波和磁場(chǎng)，這些能源將使這些機(jī)器人能夠在人體內(nèi)進(jìn)行令人難以置信的旅程，例如藥物輸送或繪制大腦。

“我們發(fā)現(xiàn)你可以使用注射器注射它們并且它們能夠存活 - 它們?nèi)匀煌暾夜δ荦R全 - 這非?？?，”他說(shuō)。