8 月 26 日,最新一期《自然》雜誌發布了由康奈爾大學研究人員創造的首個含半導體元件的行走微型四腳機器人,該機器人尺寸小於 0.1mm(約為人頭髮寬度),可通過雷射控制其腿部行走。
這種微型機器人大約有 5 微米厚(1 微米是一米的百萬分之一)、40 微米寬、40 到 70 微米長,可由標準光刻工藝製造而成,並能夠進行大規模生產,一個 4 英寸的矽片可同時製造約 100 萬個這種機器人。
每個機器人都由一個矽光電板製成的簡單電路組成,其基本功能類似於軀幹和大腦,還有四個電化學驅動器構成了機器人的腿。研究人員以不同光伏閃爍雷射脈衝來控制這些機器人移動,每一個脈衝可以給一隻腿充電,通過在光電板前後切換雷射來控制機器人行走。
它們在低電壓(200 毫伏)和低功率(10 毫微瓦)條件下就可移動。雖然體形微小但十分結實,在未來,這些微型機器人或許可以穿梭在人體組織和血液中,執行外科醫生的操作,縫合血管,探測人類大腦等。
本研究的第一作者、康奈爾大學納米科學 Kavli 研究所 Miskin 表示,「控制一個微型機器人就如同控制一個縮小版的你,它們可以帶我們進入各種各樣的微型世界。」
數以千計的機器人「大軍」
一個機器人走過顯微鏡載玻片
一個微型機器人繞圈行走
通過生產微型化電子器件來製造細胞大小的機器人一直是人們追求的目標。
早在 1959 年,諾貝爾獎得主 Richard Feynman 就表示:「讓外科醫生進入身體內部(即製造一個可以通過血管進行手術的微型機器人)將會十分有趣。」
這個對於未來醫療的美好願景凸顯了將納米級微型機器人部署到微觀世界的重要性。然而,這一想法談何容易。
首先,在液體中控制微型機器人的移動十分具有挑戰性,因為在液體中強大的阻力使得微型機器人無法保持動力,因此該技術一直受到限制,十幾年來科學家一直致力於開發在液體中行進的微米級驅動器。
慶幸的是,Miskin 及其同事採用一些策略來克服製造微型機器人的技術挑戰,通過利用太陽能電池開發出了一款微型驅動器,成功克服了這個問題。