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新的细胞大小的微型机器人可能会进行令人难以置信的旅行

研究人员利用最新的纳米制造技术,制造出了能够无线供电、能行走、能在恶劣环境中生存的虫子形状的机器人,这种机器人小到可以用普通的皮下注射针注射。

“当我还是个孩子的时候,我记得在显微镜下看到了所有这些疯狂的东西。现在我们正在建造的东西在这个尺寸下是活动的。我们不只是要看这个世界。马克·米斯金(Marc Miskin)说。他与同事伊塔伊·科恩(Itai Cohen)和保罗·麦克尤恩(Paul McEuen)教授,以及康奈尔大学(Cornell University)研究员亚历杭德罗·科特塞(Alejandro Cortese)一起开发了纳米制造技术,当时米斯金是康奈尔大学原子和固体物理实验室的博士后。今年1月,他成为宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)电气和系统工程助理教授。

米斯金将在本周于波士顿举行的美国物理学会3月会议上展示他的微型机器人研究。他还将参加描述这项工作的新闻发布会。在这个新闻发布的最后,还包含了登录查看和远程询问问题的信息。

微型机器人的起源

在过去的几年里,米斯金和他的同事们开发了一种多步骤的纳米制造技术,可以在短短几周内将一块4英寸的硅片变成100万个微型机器人。每个长70微米(大约非常薄的人类头发的宽度),机器人的身体形成超薄的矩形框架的顶部设有一层薄薄的玻璃硅,研究者蚀刻电子控制组件和两个或四个硅太阳能细胞基本相当于一个大脑和器官。

米斯金说:“对我们如何制造它们的真正高层次的解释是,我们采用了半导体行业开发的技术,并将其用于制造微型机器人。”

机器人的四条腿分别由两层铂和钛(或者石墨烯)构成。铂是使用原子层沉积。“这就像用原子作画,”米斯金说。然后将铂钛层切割到每个机器人的四个100个原子厚的腿上。

“它们的腿超级结实,”他说。“每个机器人都携带着一个比每条腿厚1000倍、重约8000倍的身体。”

研究人员将激光照射到机器人的太阳能电池上,为其提供能量。这会导致腿部的铂膨胀,而钛则保持刚性,导致肢体弯曲。机器人的步态是由于每个太阳能电池引起前腿或后腿的交替收缩或放松而产生的。

研究人员在2017年圣诞节前几天首次看到了一个机器人的腿在移动。米斯金回忆说:“我的腿只是有点抽动。”“但这是概念的第一次证明——这是可行的!”

康奈尔大学和宾夕法尼亚大学的研究小组目前正在研制带有机载传感器、时钟和控制器的智能机器人。

目前的激光电源将把机器人的控制限制在指甲宽度的范围内。因此,米斯金正在考虑新的能源,包括超声波和磁场,这将使这些机器人能够在人体内进行令人难以置信的旅程,执行药物输送或绘制大脑地图等任务。

“我们发现你可以用注射器给它们注射,它们活了下来——它们仍然完好无损,功能齐全——这很酷,”他说。