Нанороботы воспроизвели движение дождевого червя
Исследователи из института Макса Планка создали из фотоактивного материала микроскопических роботов, каковые способны имитировать перемещение микроорганизмов под действием света. Работа размещена в издании Nature Materials.
Исследователи сделали микророботов нескольких типов: в виде цилиндров длиной в 1 миллиметр и 200–300 микрометров в диаметре, а также в виде дисков толщиной в 50 микрометров и 200–400 микрометров в диаметре. Тело роботов было способно расширяться и сужаться при освещении, образуя волны на протяжении тела и, так, проталкивая робота. Такие перемещения именуются перистальтическими и свойственны для дождевых червей.
Для роботов инженеры применяли фотоактивный жидкокристаллический эластомер — материал, что сочетает в себе свойства жидких кристаллов и упругих каучуков. Он способен скоро и обратимо поменять форму под действием тепла и света. При поглощении монохроматического света, к примеру, зеленого лазерного пучка с длиной волны 532 нанометра, структурные единицы жидкого кристалла — мезогены — нагреваются и выстраиваются так, что происходит расширение тела в радиальном направлении.
Для световых полей с чередующимися яркими и чёрными полосами ученые воспользовались оптической совокупностью с цифровыми микрозеркальными устройствами. Пучок света проходил через объектив микроскопа и освещал рабочее пространство, в котором пребывали микророботы. Наряду с этим на тело микроробота проецировался последовательность световых полос разной длины, что приводило к деформации освещаемых участков тела.
Посредством оптической совокупности исследователи регулировали направление и скорость перемещения полос.
Результаты опыта продемонстрировали, что микророботы, каковые плавали в водном растворе глицерина, двигались в направлении, обратном направлению перемещения световых полос. Наряду с этим протяженность каждой световой полосы составляла 387 нанометров, а частота перемещения — 2 Герца. Тело микроробота смогло передвинуться на 110 микрометров со скоростью 2,1 микрометр в секунду.
На втором этапе опыта ученые изучили изюминке перемещения микророботов в виде дисков. В них структуры жидкого кристалла были ориентированы так, что при освещении диски возрастали в диаметре и уменьшали собственную толщину. Диски погружались в контейнер, наполненный силиконовым маслом, а световые узоры в виде полосы либо в форме «вентилятора» ориентировались прямо на них.
Кроме этого как и для цилиндрических роботов, перемещение полос приводило к перемещению робота в противоположную сторону. При вращения узора в форме «вентилятора» происходило вращение диска в обратную сторону со скоростью в 0,5 градусов в секунду.
Ранее группа исследователей из Хемницкого технического университета спроектировали внешний двигатель, что рекомендован для увеличения подвижности сперматозоидов и действенной их доставке к яйцеклетке. Помимо этого, уже существуют роботы, каковые имитируют перемещение таких подводных животных, как осьминоги, рыбы и медузы.
Создатель: Александр Еникеев