Нанороботы воспроизвели движение дождевого червя

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

Перемещение дождевого червя

Статьи, которые будут Вам интересны: