Инженеры и физики из США разработали новый тип нанодвигателей, на базе которых создали «армию» из миллиона микроскопических роботов. Ими можно управлять с помощью лазера.
Как отметил один из разработчиков микророботов, доцент Пенсильванского университета (США) Марк Мискин, люди не могут уменьшить себя, поэтому аппараты являются наиболее близким аналогом этого.
Я думаю, что с помощью подобных машин мы сможем путешествовать в те удивительные уголки микромира, которые не в состоянии увидеть самостоятельно, — рассказал он.
За последние десять лет учёные разработали десятки различных молекулярных машин из коротких цепочек ДНК и других сложных молекул. К ним относятся щипцы, системы доставки лекарств в определённые клетки, а также примитивные компьютеры и роботы-«трансформеры». Создание более совершенных «механизмов» идёт очень медленно в связи с тем, что собирать большие наноструктуры становится всё сложнее, так же как и менять их устройство и управлять их работой.
По словам Мискина, многие подобные проблемы появляются из-за того, что у людей нет возможности уменьшить традиционные моторы до наноразмеров и встроить их в конструкции, которые по размерам сопоставимы с клетками человека или одиночными микробами. Однако эту проблему удалось решить благодаря созданию нового типа двигателей для микророботов.
Эти силовые установки по форме похожи на ноги насекомых. Учёные сложили их из нескольких тонких пластинок из платины, титана, кремния и полимеров. Движущаяся сила возникает за счёт того, что часть пластинок меняет свою форму, если через них пропустить электрический ток.
При попадании в воду или другой тип электролита эффект усиливается. Разработчики пояснили, что находящиеся в веществах ионы начинают «налипать» на поверхность «ног» двигателя и утяжелять их при пропускании напряжения, из-за чего «конечности» сгибаются быстрее. Благодаря этому КПД роботов и их управляемость при попадании в вязкие и густые жидкости резко растут.
Взяв за основу эти идеи, инженеры и физики «напечатали» около миллиона микророботов разных размеров, применив те же технологии, которые в настоящее время используются при изготовлении кремниевых микрочипов и солнечных батарей. Вместе с этим разработчики встроили в них фотодатчики, которые дают возможность управлять ими с помощью вспышек света.
Данных роботов можно оборудовать автономными источниками питания и управляющей микроэлектроникой, благодаря которой они получат возможность самостоятельно принимать решения. Также в них можно встроить наборы датчиков, которые необходимы для наблюдений за окружающей средой или здоровьем людей. По мнению разработчиков, стоимость производства наномашин будет очень низкой — не больше цента за одну копию.
Учёные надеются, что в ближайшем будущем у них получится создать полностью автономных медицинских или научных нанороботов, которые при попадании внутрь организма человека, отдельных его клеток или окружающей среды смогли бы решать различные проблемы, при этом не нанося вреда природе и не вызывая дискомфорта, передаёт Nature.
Ранее NEWS.ru писал, что многофункциональные роботы медицинского назначения должны быть изготовлены к 10 ноября 2022 года. Соответствующую заявку разместило на сайте госзакупок Министерство обороны РФ.