Onderzoekers hebben de nieuwste nanofabricagetechnieken gebruikt om bugvormige robots te maken die draadloos worden aangedreven, kunnen lopen, in staat om ruwe omgevingen te overleven en klein genoeg om door een gewone injectienaald te worden geïnjecteerd.

"Toen ik een kind was, Ik herinner me dat ik in een microscoop keek, en al die gekke dingen zien gebeuren. Nu bouwen we dingen die op die grootte actief zijn. We hoeven niet alleen naar deze wereld te kijken. Je kunt er echt in spelen, " zei Marc Miskin, die de nanofabricagetechnieken ontwikkelde met zijn collega's professoren Itai Cohen en Paul McEuen en onderzoeker Alejandro Cortese aan de Cornell University, terwijl Miskin een postdoc was in het laboratorium voor atoom- en vastestoffysica daar. In januari, hij werd een assistent-professor in elektrische en systeemtechniek aan de Universiteit van Pennsylvania.

Miskin zal deze week zijn microscopisch robotonderzoek presenteren op de American Physical Society March Meeting in Boston. Hij zal ook deelnemen aan een persconferentie waarin hij het werk beschrijft. Informatie over inloggen om op afstand mee te kijken en vragen te stellen vindt u aan het einde van dit persbericht.

Oorsprong van de microrobots

In de loop van de afgelopen jaren, Miskin en onderzoekscollega's ontwikkelden een meerstaps nanofabricagetechniek die een 4-inch gespecialiseerde siliciumwafel in slechts enkele weken in een miljoen microscopische robots verandert. Elke 70 micron lang (ongeveer de breedte van een heel dun mensenhaar), de lichamen van de robots zijn gevormd uit een superdun rechthoekig skelet van glas met daarop een dunne laag silicium waarin de onderzoekers de elektronische besturingscomponenten en twee of vier siliciumzonnecellen etsen - het rudimentaire equivalent van hersenen en organen.

"De echte verklaring op hoog niveau van hoe we ze maken, is dat we technologie gebruiken die is ontwikkeld door de halfgeleiderindustrie en deze gebruiken om kleine robots te maken, ' zei Miskin.

Elk van de vier poten van een robot is gevormd uit een dubbellaag van platina en titanium (of afwisselend, grafeen). Het platina wordt aangebracht met behulp van atomaire laagafzetting. "Het is als schilderen met atomen, " zei Miskin. De platina-titaniumlaag wordt vervolgens in de vier 100 atoom dikke poten van elke robot gesneden.

"De benen zijn supersterk, " zei hij. "Elke robot draagt ​​een lichaam dat 1 is 000 keer dikker en weegt ongeveer 8, 000 keer meer dan elk been."

De onderzoekers schijnen een laser op een van de zonnecellen van een robot om hem van stroom te voorzien. Hierdoor zet het platina in het been uit, terwijl het titanium op zijn beurt stijf blijft, waardoor het ledemaat buigt. De gang van de robot wordt gegenereerd omdat elke zonnecel de voor- of achterbenen afwisselend samentrekt of ontspant.

De onderzoekers zagen een paar dagen voor kerst 2017 voor het eerst het been van een robot bewegen. "Het been trilde gewoon een beetje, " herinnerde Miskin zich. "Maar het was de eerste proof of concept - dit gaat werken!"

Teams bij Cornell en Pennsylvania werken nu aan slimme versies van de robots met ingebouwde sensoren, klokken en regelaars.

De huidige laserkrachtbron zou de besturing van de robot beperken tot een vingernagelbreedte in het weefsel. Dus Miskin denkt aan nieuwe energiebronnen, inclusief ultrageluid en magnetische velden, waardoor deze robots ongelooflijke reizen in het menselijk lichaam kunnen maken voor missies zoals het afleveren van medicijnen of het in kaart brengen van de hersenen.

"We kwamen erachter dat je ze kunt injecteren met een injectiespuit en ze overleven - ze zijn nog steeds intact en functioneel - wat best cool is, " hij zei.