纳米机器人医疗机器人微型机器人

由晶体制成的微型机器人能够在水中自我推进

图片来源:Dreamstime

日本北海道大学的科学家开发出了一种分子大小的微型机器人,可以在水中自我推进。

这种微型装置模仿了一些生物体的能力,是用一种微晶体制造的,这种微晶体利用自我连续的往复运动来推进。

历史上,实现这种运动有两大挑战。首先是制造一个可以相互变形的分子机器人;第二是将这种变形转化为分子机器人的推进力。

研究团队在之前的研究基础上解决了第一个挑战:创造可以相互变形的分子机器人。然而,微小的物体通常不能将它们的往复运动转换为渐进运动。

科学家们在一个实验系统中成功地实现了分子机器人的自我推进,该系统的运动仅限于二维。

微型机器人由蓝光提供动力,蓝光驱动一系列反应,导致鳍翻转和推进。

由于反应的性质,运动不是连续的,而是间歇性地发生。此外,分子机器人展示了三种不同的推进方式之一:“冲程”式,鳍在前面;一种是“踢腿式”,鱼鳍放在后面,另一种是“侧划式”,鱼鳍放在一边。

翅片的面积和仰角对游动性质有影响;单个晶体以不同的方向和风格推动着自己。

然后,科学家们创建了一个计算最小模型,以了解影响二维坦克推进的变量。他们能够确定鳍长、鳍比和仰角是影响推进方向和速度的关键变量。

研究小组负责人助理教授Yoshiyuki Kageyama说:“这一结果表明,微小的扑虫可以在密闭空间引起的各向异性的帮助下游泳,这可能会刺激对分子机器人的研究。”

他补充说:“类似的机制可能存在于小型水生生物在特定条件下的运动中,比如在卵内。”

这项研究可能是开发可用于医疗环境的纳米机器人的垫脚石。2017年,另一个团队发展起来磁性纳米线的它可以进入人体内部难以触及的缝隙,以诊断和治疗疾病。

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