▲微型装置的设计示意图。该装置可以在液体或空气中自由漂浮。
《自然?纳米技术》(Nature Nanotechnology)杂志7月23日发文称,麻省理工学院(MIT)的博士后弗洛德米尔?科曼(Volodymyr Koman)等研发了一种可能是迄今为止最小的机器人(尺寸与人类卵细胞接近)。它可以感知环境、储存数据,甚至还能承担计算任务。
微型机器人的微型电路由二维材料构成,并由胶体粒子搭载。胶体是一种不溶于水的微粒,可以在水中(甚至空气中)“无限期”悬浮。研究人员希望这种由胶体和复杂电路结合而成的装置,不仅能够在人体消化系统和油气管道中执行诊断任务,还能在化工厂和炼油厂中检测化合物。MIT化学工程教授、论文资深作者麦克?斯特拉诺(Michael Strano)说:“我们试图找到将完整电路整个移植到胶体粒子中的方法。”
斯特拉诺介绍说,虽然其他研究小组也在研发类似的微型机器人,但他们的研究重点在于控制微型机器人的运动方式(如仿生微生物的尾状鞭毛)。斯特拉诺认为这并非微型机器人最有意义的研究方向:鞭毛等细胞运动系统只能用于局部定位,对宏观运动没有价值。因此,他认为赋予微型机器人更多功能比让它们动起来更重要。
MIT团队开发的微型机器人采用自供电设计,无需外部电源和内置电池。一个简单的光电二极管可以为微型机器人的电路供电。这就足以使微型机器人感知周围信息,进而将数据储存在内存中。任务完成后,研究人员可以从微型机器人中读取数据。斯特拉诺等说,这会为能源行业(管道检漏)和医学(疾病诊断)带来福音。
多数传统微芯片(如硅基和CMOS)与胶体结合后,均无法正常工作。此外,这类芯片的能耗还非常高。因此,科曼决定尝试采用二维电子材料(石墨烯和过渡金属二硫化物等)与胶体进行结合,结果很理想——二维电子材料附着在胶体上,不仅具备了足够的机械强度,还能在低功耗条件下正常运行。微型机器人还装有回射器,使其在工作过程中很容易被定位。
斯特拉诺等正在着手增强微型机器人的通信能力,希望使它能在无物理接触的情况下传输数据。
编译:雷鑫宇
责编:南熙