新的細胞大小的微型機器人可能會進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)造了無人動力，能夠行走，能夠在惡劣環(huán)境中生存并且足夠小以通過普通皮下注射針注射的蟲形機器人。

“當我還是個孩子的時候，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)?，F(xiàn)在我們正在構(gòu)建那種活躍的東西。我們不僅要看這個世界。你實際上可以玩“在其中，”Marc Miskin說，他與他的同事教授Itai Cohen和Paul McEuen以及康奈爾大學的研究員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)物理實驗室的博士后。1月，他成為賓夕法尼亞大學電氣和系統(tǒng)工程的助理教授。

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

微型機器人的起源

在過去的幾年中，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4英寸的專用硅晶圓轉(zhuǎn)變?yōu)橐话偃f個微觀機器人。每個70微米長(大約非常薄的人發(fā)的寬度)，機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或四個硅太陽能電池 - 大腦和器官的基本等價物。

研究人員開發(fā)了一種微型功能，遠程供電的步行機器人，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4英寸的專用硅晶片轉(zhuǎn)變?yōu)橐话偃f個微型機器人。機器人的四條腿中的每一條腿都在100個原子厚度以下，但是激光照射機器人的太陽能電池板，它們推動了微型機器人。研究人員正在研究機器人的智能版本，這些機器人可能會在人體內(nèi)進行令人難以置信的旅行。蒙太奇：機器人可以通過步行探索自己的環(huán)境，以與爬行細胞相當?shù)乃俣刃羞M。圖片來源：Marc Mishkin

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

機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。然后將鉑鈦層切割成每個機器人的四個100原子厚的腿。

“腿很強壯，”他說。“每個機器人都有一個厚1000倍的機身，重量比每條腿重約8,000倍。”

研究人員在一個機器人的太陽能電池上發(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。由于每個太陽能電池引起前腿或后腿的交替收縮或放松，因此產(chǎn)生機器人的步態(tài)。

研究人員開發(fā)了一種微型功能，遠程供電的步行機器人，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4英寸的專用硅晶片轉(zhuǎn)變?yōu)橐话偃f個微型機器人。機器人的四條腿中的每一條腿都在100個原子厚度以下，但是激光照射機器人的太陽能電池板，它們推動了微型機器人。研究人員正在研究機器人的智能版本，這些機器人可能會在人體內(nèi)進行令人難以置信的旅行。并行(實時)大量釋放10,000個機器人。圖片來源：Marc Miskin

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

康奈爾大學和賓夕法尼亞大學的團隊正在研究帶有板載傳感器，時鐘和控制器的智能機器人版本。

當前的激光電源會將機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，這些能源將使這些機器人能夠在人體內(nèi)進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。