Elke keer als ingenieur Marc Miskin van de Universiteit van Pennsylvania spreekt over zijn onderzoek naar miniatuurrobots, iemand stelt de vraag:hoe verhoudt het zich tot de onderzeeër in "Fantastic Voyage"?

Dat is de fantasievolle sciencefictionfilm uit 1966 waarin een klein vaartuig een noodreis maakt in de hersenen van een gewonde wetenschapper. Het ongelooflijke antwoord:de echte bots, die Miskin ontwikkelde met voormalige collega's aan de Cornell University, zijn ongeveer even groot.

Ongeveer een kwart van de grootte van een pixel op een standaard computerscherm, het zijn vierkantjes van silicium met pootjes van platina en titanium, in staat om in je lichaam rond te zwemmen en vitale functies te volgen.

Op een dag tenminste Miskin hoopt. Voor nu, ze zwemmen rond op microscoopglaasjes in het laboratorium van Miskin in Penn, waar hij in januari begon als universitair docent elektrotechniek en systeemtechniek. De bots zijn uitgerust met miniatuur zonnecellen, waardoor Miskin ze kan voeden met laserlicht.

Miskin presenteerde onlangs zijn onderzoek in Boston op een conferentie van de American Physical Society. Hij ontwierp de robots bij Cornell als postdoctoraal onderzoeker, werken met collega's Itai Cohen, Paul McEuen en Alejandro Cortese.

Met behulp van technieken die zijn aangepast aan de halfgeleiderindustrie, kunnen een miljoen robots worden gemaakt van één 4-inch siliciumwafel. Miskin zei op een persconferentie. Ze zijn zo goedkoop te maken - een fractie van een cent per stuk - dat hij ze beschouwt als chemicaliën of medicijnen.

"Het is een fundamenteel ander soort robot, "zei hij. "Je kunt ze weggooien."

Andere wetenschappers die presentaties van teamleden hebben gehoord, zijn onder de indruk.

Het produceren van een driedimensionaal apparaat op die schaal is een uitdaging, zei David Gracias, een professor in chemische en biomoleculaire engineering aan de Johns Hopkins University. Hij vergeleek de fabricagetechnieken van het Penn-Cornell-team met een zeer kleinschalige versie van origami:de Japanse kunst van het vouwen van papier. Maar hij waarschuwde dat er meer werk nodig zou zijn om de controle over individuele robots te verbeteren en hun locatie te volgen.

"Het zal nog heel lang duren voordat ze ze in het lichaam kunnen gebruiken, ' zei Gracias.

De robots kunnen bewegen omdat elektriciteit een ander effect heeft op de twee soorten metaal in elk been. Het platina zet uit terwijl het titanium stijf blijft, waardoor de benen buigen. De voor- en achterbenen worden afwisselend samengetrokken of ontspannen om de gang van de robot te genereren, zei Miskin.

Hij zei dat het onderzoek hem deed denken aan zijn jeugd, wanneer hij door een microscoop naar waterdruppels zou kijken, verwonderd over het scala aan micro-organismen.

"Er is deze vreemdeling, bizar universum waarvan we weten dat het in waterdruppels bestaat, in ons bloed, voorbij, "zei hij. "We kunnen nu in die wereld gaan."

Toekomstig onderzoek omvat de ontwikkeling van draadloze sensoren zodat de robots informatie over vitale functies van een patiënt kunnen verzenden, zoals niveaus van neuronale activiteit in het ruggenmerg, zei Miskin. De robots zijn zo klein dat ze met een injectiespuit kunnen worden geïnjecteerd. Hij is ook van plan om de beste manier te bestuderen om ze terug te vinden, misschien met magneten.

De bots kunnen ook worden gebruikt in niet-biologische toepassingen. Miskin zei dat een collega onderzoekt hoe ze kunnen worden gebruikt om de prestaties van oplaadbare batterijen te verbeteren.

"Ze kunnen in je lithium-ionbatterij leven, op zoek naar kortsluitingen en ze opeten zodat je batterij langer meegaat, " hij zei.

Wat betreft de onderzeeër in Fantastic Voyage, Miskin kon geen directe vermelding van zijn grootte vinden. Maar in promotiemateriaal uit de film, het wordt weergegeven naast rode bloedcellen, waardoor Miskin kon schatten dat het fictieve vaartuig ongeveer 60 micron lang was. De echte robots van Miskin zijn 70 micron groot.

Ter vergelijking, mensenharen zijn doorgaans 30 tot 100 micron dik. En een standaard computerschermpixel is 250 tot 280 micron breed.

©2019 Philly.com
Gedistribueerd door Tribune Content Agency, LLC.