託馬斯·馬盧克（Thomas Mallouk）實驗室的一項新研究表明，如何利用磁體通過聲波和板載泡泡電機驅動的微型「火箭」通過細胞和粒子的3-D風景來驅動。這項研究是賓夕法尼亞大學和聖地牙哥大學，深圳哈爾濱工業大學以及賓夕法尼亞州立大學的研究人員之間的合作，該研究最初在此進行，並發表在《科學進展》上。
微型火箭的起源故事從一個基本的科學問題開始：科學家可以設計使用化學物質作為燃料穿越人體的納米級和微米級容器嗎？Mallouk和其他人進行的15年研究表明，簡短的答案是「是」，但是研究人員在生物醫學應用中使用這些容器面臨著巨大的障礙，因為它們用作燃料的化學物質（如過氧化氫）是有毒的。
「偶然的」發現導致Mallouk和他的小組專注於使用完全不同類型的燃料：聲波。當試圖通過聲懸浮使火箭移動時，該過程使用高頻聲波將粒子從顯微鏡載玻片上移走，該小組驚訝地發現超聲波使機器人以非常快的速度運動。Mallouk和他的團隊決定進一步研究這種現象，以查看是否可以使用高頻聲波為微小的血管供電。
該小組的最新論文詳細介紹了微型火箭的設計，類似於一個長10微米，寬5微米（約一個塵埃大小）的圓底杯子。圓形杯採用雷射光刻技術進行3D列印，並包含金的外層，鎳的內層和聚合物。鑄金後用疏水性化學物質處理會導致氣泡形成並被困在火箭腔內。
在存在超聲波的情況下，水-空氣界面處的高頻振蕩會激發火箭內部的氣泡，從而將氣泡變成車載電機。然後可以使用外部磁場操縱火箭。每個單獨的火箭都有自己的共振頻率，這意味著車隊的每個成員都可以獨立於其他成員進行駕駛。微小的火箭也非常擅長，能夠藉助特殊的鰭片在微型樓梯上行走並在三個維度上自由遊泳。
火箭彈最獨特的功能之一就是即使在擁擠的環境中也能以極高的精度移動其他粒子和細胞。機器人容器可以將粒子推向所需方向，也可以使用「牽引梁」方法以吸引力拉動物體。馬盧克說，「在更大範圍內沒有能力推動物體而不幹擾環境」，並補充說，大型船隻使用的牽引梁方法在精確運動方面不那麼出色。他補充說：「在這種長度範圍內，您可以進行很多控制。」
在此特定大小下，火箭足夠大，不會受到布朗運動，納米尺寸範圍內粒子經歷的隨機和不穩定運動的影響，但又足夠小，可以移動物體而不會干擾周圍的環境。Mallouk說：「在這個特定的長度尺度上，我們正好在功率足以影響其他粒子之間的交叉點上。」
通過增加或減少聲學「燃料」的數量，研究人員提供火箭，他們還可以控制微小船隻的速度。「如果我想讓它變慢，我可以降低功率，而如果我想它變真的很快，我就可以提高功率，」從事納米和微型電機項目的研究生Jeff McNeill解釋說。 。「這是一個非常有用的工具。」
Mallouk和他的實驗室已經在探索許多可能的領域，包括用光致動火箭的方法，以及製造尺寸更小，速度更快，更堅固的火箭。與Penn的工程師和機器人專家的未來合作，包括Dan Hammer，Marc Miskin，Vijay Kumar，James Pikul和Kathleen Stebe，可以允許火箭為船隻配備計算機晶片和傳感器，從而使它們「智能」，從而使其具有自主權和情報。
該小組認為，微型火箭具有廣泛的醫學潛力，從醫學成像到納米機器人，Mallouk表示：「我們希望擁有可控制的機器人來完成體內的任務：提供藥物，轉子根部動脈，探查性探查。」