機(jī)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(gè)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(xué)納米技術(shù)的發(fā)展。來自法國貝桑松Femto-ST研究所的法國納米機(jī)器人團(tuán)隊(duì)組建了一個(gè)新的微機(jī)器人系統(tǒng)，推動了光學(xué)納米技術(shù)的前沿。結(jié)合多種現(xiàn)有技術(shù)，μRobotex納米工廠在大型真空室中構(gòu)建微結(jié)構(gòu)，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(xué)與技術(shù)雜志A報(bào)道的微室結(jié)構(gòu)展示了研究人員在操縱離子槍，電子束和精細(xì)控制的機(jī)器人駕駛時(shí)如何推進(jìn)光學(xué)傳感技術(shù)。

到目前為止，光纖實(shí)驗(yàn)室技術(shù)沒有用于納米組裝的機(jī)器人執(zhí)行器，因此在這種規(guī)模下工作會阻礙工程師構(gòu)建微結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)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(jìn)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(jī)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(shí)現(xiàn)圖案化和裝配，這對于機(jī)器人和光學(xué)界來說是非常重要的結(jié)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(shù)組件 - 聚焦離子束，氣體注入系統(tǒng)和微型機(jī)動機(jī)器人 - 組合在一個(gè)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(gòu)建微室，以表明我們能夠在高精度的光纖上實(shí)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(gè)巨大的骰子，但納米組裝需要更復(fù)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(shè)置，并且氣體注入系統(tǒng)將結(jié)構(gòu)的邊緣粘在適當(dāng)位置。然后，低功率離子束和氣體注入輕輕地在屋頂上鋪設(shè)平鋪圖案，細(xì)節(jié)強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和靈活性。

在這個(gè)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(gè)橫梁之間的交叉點(diǎn)高精度地駕駛機(jī)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(jì)算機(jī)上工作以控制這一過程。許多步驟已經(jīng)自動化，但未來團(tuán)隊(duì)希望自動化所有機(jī)器人裝配階段。

現(xiàn)在，使用μRobotex系統(tǒng)，這些工程師正在構(gòu)建功能化微結(jié)構(gòu)，通過將其微結(jié)構(gòu)附著到光纖上來檢測特定分子。納米機(jī)器人團(tuán)隊(duì)希望通過構(gòu)建更小的結(jié)構(gòu)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(jìn)一步推動技術(shù)的極限。