blog

康奈尔科学家迈出了迈向细胞大小机器人的第一步

<p>一种人体细胞大小的导电,环境感应,变形机器</p><p>这有可能吗</p><p>康奈尔大学的物理学家Paul McEuen和Itai Cohen不仅说是,而且他们实际上已经建立了“肌肉”</p><p>随着博士后研究员Marc Miskin掌舵,该团队制造了一个机器人外骨骼,可以在感知环境中的化学或热变化时迅速改变其形状</p><p>并且,他们声称,这些微型机器 - 配备电子,光子和化学有效载荷 - 可以成为生物微生物大小规模的机器人技术的强大平台</p><p> “你可以将宇宙飞船Voyager的计算能力放到一个像细胞一样大的物体上,”科恩说</p><p> “然后,你去哪里探索</p><p>”“我们正试图建立你可能称之为电子学的'外骨骼',”McEuen说,John A. Newman物理科学教授和康奈尔大学Kavli研究所所长Nanoscale科学</p><p> “现在,你可以制作很少的计算机芯片来进行大量的信息处理......但他们不知道如何移动或导致某些东西弯曲</p><p>”他们的工作概述于“基于石墨烯的双晶片,用于微米级,自动折纸机,“1月2日在美国国家科学院院刊上发表</p><p> Miskin是第一作者;其他贡献者包括David Muller,Samuel B. Eckert工程学教授和博士生Kyle Dorsey,Baris Bircan和Yimo Han</p><p>机器使用称为双压电晶片的电机移动</p><p>双压电晶片是由两种材料组成的组件 - 在这种情况下是石墨烯和玻璃 - 在受到热,化学反应或施加电压的刺激驱动时会弯曲</p><p>发生形状变化是因为,在加热的情况下,具有不同热响应的两种材料在相同的温度变化下以不同的量膨胀</p><p>结果,双压电晶片弯曲以减轻一些应变,使一层比另一层伸长更长</p><p>通过添加不能被双压电晶片弯曲的刚性平板,研究人员将弯曲局限于仅在特定位置进行弯曲,从而形成折叠</p><p>凭借这一概念,他们能够制作各种折叠结构,从四面体(三角形金字塔)到立方体</p><p>在石墨烯和玻璃的情况下,双压电晶片还通过将大离子驱入玻璃中而使其膨胀而响应于化学刺激而折叠</p><p>通常,这种化学活性仅在浸没在水或一些其他离子流体中时发生在玻璃的外边缘上</p><p>由于它们的双压电晶片只有几纳米厚,因此玻璃基本上都是外边缘并且非常活泼</p><p> “这是一个巧妙的伎俩,”Miskin说,“因为只有这些纳米级系统才能做到这一点</p><p>”双压电晶片采用原子层沉积 - 在盖玻片上化学“涂抹”原子级薄的二氧化硅到铝上 - 然后在堆叠顶部湿转移单个原子层的石墨烯</p><p>结果是有史以来最薄的双晶片</p><p>折叠时,他们的一台机器被描述为“比红血球大三倍,比大神经元小三倍”</p><p>这种尺寸的折叠脚手架之前已经建成,但这个版本的版本有一个明显的优势</p><p> “我们的设备与半导体制造兼容,”科恩说</p><p> “正是这使得这与我们未来在这种规模下的机器人技术愿景相兼容</p><p>”由于石墨烯的相对强度,Miskin说,它可以处理电子应用所需的负载类型</p><p> “如果你想建造这种电子外骨骼,”他说,“你需要它才能产生足够的力量来携带电子产品</p><p>我们这样做</p><p>“就目前而言,这些最小的机器在电子,生物传感或其他任何方面都没有商业应用</p><p>但是这项研究推动了纳米级机器人科学的发展,McEuen说</p><p> “现在,小型机器没有'肌肉',”他说,“所以我们正在建造小型肌肉</p><p>”这项工作是在康奈尔纳米尺度科学和技术设施上完成的,并得到了康奈尔材料研究中心,国家科学基金会,空军科学研究办公室和康奈尔大学卡夫利研究所</p><p>出版物:“用于微米级自动折纸机的基于石墨烯的双晶片”,PNAS,2018;资料来源:

查看所有