機器人組裝世界上最小的房子

簡介：使用被稱為μRobotex系統(tǒng)的系統(tǒng)，研究人員已經(jīng)創(chuàng)建了一個微型房屋，因此很小的螨蟲無法穿過前門。研究人員表示，這一創(chuàng)造推動了光學納米技術的發(fā)展。來自法國貝桑松Femto-ST研究所的法國納米機器人團隊組建了一個新的微機器人系統(tǒng)，推動了光學納米技術的前沿。結合多種現(xiàn)有技術，μRobotex納米工廠在大型真空室中構建微結構，并將組件固定在光纖尖端上，具有納米級精度。AIP出版社的真空科學與技術雜志A報道的微室結構展示了研究人員在操縱離子槍，電子束和精細控制的機器人駕駛時如何推進光學傳感技術。

到目前為止，光纖實驗室技術沒有用于納米組裝的機器人執(zhí)行器，因此在這種規(guī)模下工作會阻礙工程師構建微結構。這項創(chuàng)新允許將小型化傳感元件安裝在光纖尖端上，以便工程師可以查看和操作不同的組件。隨著這種進步，像人類頭發(fā)一樣薄的光纖可以插入不可接近的位置，如噴氣發(fā)動機和血管，以檢測輻射水平或病毒分子。

“我們第一次能夠以低于2納米的精度實現(xiàn)圖案化和裝配，這對于機器人和光學界來說是非常重要的結果，”該論文的作者Jean-Yves Rauch說。

法國工程師將納米組件的所有技術組件 - 聚焦離子束，氣體注入系統(tǒng)和微型機動機器人 - 組合在一個真空室中，并安裝顯微鏡觀察組裝過程。“我們決定在光纖上構建微室，以表明我們能夠在高精度的光纖上實現(xiàn)這些微系統(tǒng)組件，”Rauch說。

微型房屋的平鋪屋頂顯示了離子槍新的聚焦在300×300微米區(qū)域的能力。NeuroscienceNews.com圖片歸功于FEMTO-ST研究所。

建造微型房屋就像用一張紙制作一個巨大的骰子，但納米組裝需要更復雜的工具。像剪刀一樣使用聚焦離子束來切割或刻劃房屋的二氧化硅膜“紙”。一旦壁折疊就位，在離子槍上選擇較低的功率設置，并且氣體注入系統(tǒng)將結構的邊緣粘在適當位置。然后，低功率離子束和氣體注入輕輕地在屋頂上鋪設平鋪圖案，細節(jié)強調(diào)系統(tǒng)的準確性和靈活性。

在這個過程中，離子槍必須集中在僅300微米×300微米的區(qū)域，以將離子射到光纖尖端和硅膠膜上。“在兩個橫梁之間的交叉點高精度地駕駛機器人非常具有挑戰(zhàn)性，”Rauch說。他解釋說，兩名工程師在多臺計算機上工作以控制這一過程。許多步驟已經(jīng)自動化，但未來團隊希望自動化所有機器人裝配階段。

現(xiàn)在，使用μRobotex系統(tǒng)，這些工程師正在構建功能化微結構，通過將其微結構附著到光纖上來檢測特定分子。納米機器人團隊希望通過構建更小的結構并將其固定到碳納米管上，直徑僅為20納米至100納米，從而進一步推動技術的極限。