Физики Корнеллского университета в США создали роботов, которые впервые способны ощущать температуру окружающей среды и совместно реагировать, чтобы ее изменить. Об этом сообщается в пресс-релизе университета. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature Electronics.
«Маленькие вещи могут иметь большое влияние», — сказал Итаи Коэн, один из ведущих разработчиков микроскопических роботов и автор-корреспондент статьи.
Это первый пример микроскопических роботов, способных изменять свое физическое окружение: они перекачивают жидкость из горячих областей в холодные или наоборот. Три ключевые возможности — восприятие среды, манипуляция жидкостью с помощью искусственных ресничек и связь между микрочипами — создают петлю обратной связи, вдохновленную природными системами. В будущем такой подход может найти применение в медицине и сельском хозяйстве.
Роботы объединяют навыки, освоенные их предшественниками. В предыдущих исследованиях лаборатория Коэна разработала роботов диаметром с волос, которые автономно ходят, ощущают среду, делают снимки и измерения, а также общаются друг с другом.
«Мы расширяем репертуар того, что эти роботы умеют, — сказал Коэн. — Идея здесь в том, как заставить их работать вместе для масштабных манипуляций со средой, и это первый шаг».
«Реснички» робота вдохновлены принципом перекачки жидкости естественными ресничками, рассказал постдокторант и соавтор работы Цзиньсун Чжан. Однако вместо прямого копирования их структуры исследователи разработали более эффективную двухшарнирную архитектуру, которую можно легко программировать электронными сигналами. Последовательное движение двух шарниров создает необратимое гребковое движение, приводящее в движение окружающую жидкость.
Одной лопасти недостаточно, чтобы что-то изменить, поэтому многие должны работать вместе. Команда расположила 54 шарнирные реснички в массив, оснащенный двумя цепями измерения температуры — ведущей и ведомой, — которые общаются друг с другом и синхронизируют реснички в массиве для совместной перекачки в ответ на температуру.
«Эти цепи, по сути, говорят массиву ресничек, какой шарнир должен качать и когда, — сказал Коэн. — Если температура выше определенной точки, он говорит качать в прямом направлении. Если ниже — в обратном».
По словам Коэна, в будущих версиях концепции роботы смогут реагировать на такие факторы, как свет или уровень pH, запуская химические реакции или механические движения. Вместо статичного массива взаимодействующие роботы смогут ходить самостоятельно, будучи запрограммированными на определенную реакцию к сигналам среды.
Ранее ученые впервые создали микроботов для борьбы с раком.