Так называемые микроботы пригодятся во многих областях, особенно в медицине и производстве. Но между современными технологиями и возможностями научной фантастики стоит ряд проблем. Двое из самых крупных создают ботов и делают их мобильными.«Нас вдохновляют идеи микроскопических роботов», — сказал Майкл Соломон, профессор химической инженерии. «Они могли работать вместе и побывать в местах, которые раньше были невозможны».
Соломон и его группа продемонстрировали, что золотое покрытие и переменное электрическое поле могут помочь продолговатым частицам образовывать цепочки, которые растягиваются примерно на 36 процентов при включенном электрическом поле.«Что действительно важно в области нанотехнологий прямо сейчас, так это не просто сборка в структуры, но сборка в структуры, которые могут изменяться или изменять форму», — сказала Шэрон Глотцер, профессор химической инженерии Стюарта У. Черчилля, команда которой разработала компьютерное моделирование. Это помогло объяснить, как сети росли и работали.Инновация, которая привела к изменению формы, сказал Ааюш Шах, докторант в группе Соломона, — это добавление электрического поля для управления поведением частиц.
«Частицы подобны детям на игровой площадке», — сказал Шах. «Они делают интересные вещи сами по себе, но чтобы заставить их делать интересные вещи вместе, нужен директор».Команда начала с частиц, похожих на те, что содержатся в краске, диаметром примерно в одну сотую ширины пряди волос. Они растянули эти частицы в формы футбольного мяча и покрыли одну сторону каждого футбольного мяча золотом. Позолоченные половинки притягивались друг к другу в слегка соленой воде — в идеале примерно половина концентрации соли в спортивном напитке Powerade.
Чем больше соли в воде, тем сильнее притяжение.Предоставленные самим себе, частицы образовывали короткие цепочки перекрывающихся пар, в среднем от 50 до 60 частиц в цепочке.
Под воздействием переменного электрического поля цепочки, казалось, бесконечно добавляли новые частицы. Но настоящий ажиотаж был в том, как натянуты цепи.«Мы хотим, чтобы они работали как маленькие мускулы», — сказал Глотцер. «Вы можете представить, как многие из этих волокон выстраиваются в линию с полем и производят движение, расширяясь и сжимаясь».Хотя сила, создаваемая волокнами, примерно в 1000 раз слабее, чем сила мышечной ткани человека на единицу площади, для микроботов ее может хватить.
«Если мы сможем заставить цепи слиться вместе, мы сможем заставить их поднимать грузы, передвигаться, делать то, что делают биологические мышцы», — сказал Соломон.Крохотные мускулистые роботы могут появиться через много лет, но, скорее, частицы могут позволить электронике, которая перестраивается по требованию.
«Эти цепи по сути представляют собой провода, поэтому вы можете собрать их в схему для реконфигурируемой электроники», — сказал Соломон.Команда все еще исследует, как работает это явление.
«Мы не до конца понимаем, почему цепи расширяются, но у нас есть некоторые идеи», — сказал Бенджамин Шульц, аспирант группы Глотцера.