Робот, разработанный исследователями из ETH Zurich и PSI Института Пола Шеррера, имеет размеры всего несколько микрометров. Микромашина напоминает бумажную птицу, изготовленную в японском искусстве оригами. Но в отличие от птицы оригами, этот робот движется без видимой силы, действующей на него. Он хлопает крыльями, сгибает шею и втягивает голову. Эти действия возможны благодаря магнетизму.
Среди прочего, исследователи собрали микромашину из материалов, которые содержат небольшие наномагниты. Под руководством Лауры Хейдерман, которая возглавляет объединенный институт мезоскопических систем, ученые запрограммировали эти наномагниты так, чтобы они принимали определенную магнитную ориентацию. Если запрограммированные наномагниты подвергаются воздействию магнитного поля, на них действуют определенные силы.
Если эти магниты находятся в гибких компонентах микро птицы, то силы, действующие на них, ведут к движению. Наномагниты можно перепрограммировать снова и снова. Это приводит к различным силам, действующим на конструкцию и новым движениям. Исследователи только что опубликовали свои результаты в научном журнале «Природа».
Запрограммируйте различные движения с помощью наномагнитов
Чтобы построить микро робота, исследователи поместили ряды магнитов кобальта на тонких слоях нитрида кремния. Птица, изготовленная из этого материала, могла совершать различные движения, такие как трепетание, тряска, поворот или скольжение в сторону.
«Эти движения микро-робота происходят в миллисекундном диапазоне», - говорит Хейдерман. «Напротив, программирование наномагнитов происходит в течение нескольких наносекунд». Это позволяет программировать различные движения. Что касается модели микроптицы, это означает, что вы можете сначала ее трепетать, затем сдвинуть в сторону, а затем снова позволить ей трепетать.
Следующее видео показывает движения микро-робота:
На пути к автономным микро и нано роботам
Эта новая концепция является шагом на пути к микро- и нано-роботам, которые не только хранят информацию об одном конкретном действии, но также могут перепрограммироваться снова и снова для выполнения различных задач.
«Вполне возможно, что в будущем автономная микромашина будет перемещаться по кровеносным сосудам человека и выполнять биомедицинские задачи, такие как уничтожение раковых клеток», - объясняет Брэдли Нельсон, глава Института робототехники и интеллектуальных систем в ETH Zurich, чья лаборатория предоставила ноу-хау. Области применения, такие как гибкая микроэлектроника или микролинзы, которые изменяют свои оптические свойства, также возможны.
Кроме того, возможны приложения, в которых характеристики поверхностей изменяются. «Например, его можно использовать для создания поверхностей, которые можно смачивать водой или отталкивать водой», - говорит Джичай Цуй, инженер и исследователь в лаборатории мезоскопических систем в PSI.