Они разработали роботизированные кристаллы, которые ходят медленно, как дюймовый червь, и катятся в 20 000 раз быстрее, чем его скорость ходьбы. Эти автономно движущиеся органические кристаллы имеют большой потенциал в качестве материала для мягких роботов в будущем, особенно в области медицины.
«Кристаллы гибкие, прочные и легкие», — говорит Хидэко Косима, приглашенный профессор Исследовательской организации Васэда по наноиндустрии. Инновации жизни. «Возможно, они могут быть использованы в качестве материала для микророботов, которые транспортируют вещества в микроскопической области, например, несут яйцеклетки для лечения бесплодия или проведения инвазивной хирургии».Их исследование было опубликовано в Nature Communications 7 февраля 2018 года.Ожидалось, что кристаллы будут играть важную роль в качестве материала локомотива для мягких роботов, и их механическое движение было исследовано с точки зрения изгиба и расширения / сжатия.
Однако стремились к большему разнообразию движений.Ранее в 2016 году исследовательская группа Косимы сообщила, что хиральные кристаллы азобензола, которые также использовались в недавнем исследовании, изгибаются под воздействием света. В ходе этого исследования было обнаружено, что кристаллы претерпевают фазовый переход при 145 ° C без разрушения, даже после многократного нагрева и охлаждения.
Основываясь на этих выводах, они разработали роботизированные кристаллы, демонстрирующие два различных режима передвижения: ходьбу и катание.Используя инфракрасную термографическую камеру и цифровой оптический микроскоп, группа наблюдала, что тонкие, длинные пластинчатые кристаллы с градиентом толщины в продольном направлении медленно, как дюймовый червь, проходят через повторяющиеся изгибы и выпрямления при циклах нагрева и охлаждения вблизи температуры перехода на горячая плита, перемещающаяся на 1,5 мм за 30 минут. С другой стороны, более тонкие, более длинные пластинчатые кристаллы с градиентом ширины катились на 3,1 мм за 0,2 секунды, ускоряясь наклонным изгибом, а затем переворачиванием, всего за один процесс нагрева и охлаждения.«Движущая сила ходьбы и катания была создана из-за несимметричной формы кристаллов», — объясняет Косима.
Хотя ученым необходимо будет продолжить изучение того, как точно контролировать направление и скорость роботизированных кристаллов для практического применения, это открытие открывает дверь в новую область кристаллической робототехники и, в более широком масштабе, приближает нас на шаг ближе к решению проблемы. вопросы, связанные со старением населения.«В настоящее время роботы жесткие и тяжелые, что делает их непригодными для повседневного взаимодействия с людьми», — отмечает Косима. «Наши кристаллы можно использовать как новый вид материала для мягких роботов с повышенной безопасностью и комфортом.
С возрастом нашего общества мы должны учитывать симбиотические отношения между людьми и роботами, поскольку роботы могут заботиться о людях, в том числе пожилых, в ближайшее будущее."Косима сейчас пытается создать роботизированные кристаллы, которые претерпевают фазовый переход при гораздо более низкой температуре.