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Nature:可注射入人体、尺寸小于0.1mm的四脚机器人“大军”问世!!

2020-08-27 10:56
学术头条
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8 月 26 日,最新一期《自然》杂志发布了由康奈尔大学研究人员创造的首个含半导体元件的行走微型四脚机器人,该机器人尺寸小于 0.1mm(约为人头发宽度),可通过激光控制其腿部行走。

这种微型机器人大约有 5 微米厚(1 微米是一米的百万分之一)、40 微米宽、40 到 70 微米长,可由标准光刻工艺制造而成,并能够进行大规模生产,一个 4 英寸的硅片可同时制造约 100 万个这种机器人。

每个机器人都由一个硅光电板制成的简单电路组成,其基本功能类似于躯干和大脑,还有四个电化学驱动器构成了机器人的腿。研究人员以不同光伏闪烁激光脉冲来控制这些机器人移动,每一个脉冲可以给一只腿充电,通过在光电板前后切换激光来控制机器人行走。

它们在低电压(200 毫伏)和低功率(10 毫微瓦)条件下就可移动。虽然体形微小但十分结实,在未来,这些微型机器人或许可以穿梭在人体组织和血液中,执行外科医生的操作,缝合血管,探测人类大脑等。

本研究的第一作者、康奈尔大学纳米科学 Kavli 研究所 Miskin 表示,“控制一个微型机器人就如同控制一个缩小版的你,它们可以带我们进入各种各样的微型世界。”

数以千计的机器人“大军”

一个机器人走过显微镜载玻片

一个微型机器人绕圈行走

通过生产微型化电子器件来制造细胞大小的机器人一直是人们追求的目标。

早在 1959 年,诺贝尔奖得主 Richard Feynman 就表示:“让外科医生进入身体内部(即制造一个可以通过血管进行手术的微型机器人)将会十分有趣。”

这个对于未来医疗的美好愿景凸显了将纳米级微型机器人部署到微观世界的重要性。然而,这一想法谈何容易。

首先,在液体中控制微型机器人的移动十分具有挑战性,因为在液体中强大的阻力使得微型机器人无法保持动力,因此该技术一直受到限制,十几年来科学家一直致力于开发在液体中行进的微米级驱动器。

庆幸的是,Miskin 及其同事采用一些策略来克服制造微型机器人的技术挑战,通过利用太阳能电池开发出了一款微型驱动器,成功克服了这个问题。

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