In quella che rappresenta una svolta nel campo della robotica, i ricercatori hanno creato i primi robot microscopici in grado di essere controllati attraverso i loro componenti semiconduttori incorporati. I robot sono in grado di “camminare” solo con segnali elettronici standard.
I robot microscopici hanno le dimensioni di un paramecio e fungeranno da base per ulteriori progetti. Alcuni di questi potrebbero includere versioni complesse con intelligenza basata sul silicio, la produzione di massa di tali robot e versioni in grado di muoversi attraverso i tessuti e il sangue umani.
Il lavoro è stato una collaborazione guidata dalla Cornell University, che includeva Itai Cohen, professore di fisica. Altri membri del team includevano Paul McEuen, il professore di scienze fisiche John A. Newman, nonché Marc Miskin, assistente professore presso l’Università della Pennsylvania.
Il loro lavoro è stato pubblicato il 26 agosto su Nature, intitolato ” Robot microscopici integrati elettronicamente, fabbricati in serie “.
Progetti precedenti su nanoscala
I robot microscopici di nuova concezione sono stati costruiti sul lavoro precedente svolto da Cohen e McEuen. Alcuni dei loro precedenti progetti su nanoscala riguardavano sensori microscopici e macchine origami a base di grafene.
I nuovi robot microscopici hanno uno spessore di circa 5 micron, una larghezza di 40 micron e una lunghezza compresa tra 40 e 70 micron. Un micron è solo un milionesimo di metro.
Ogni robot ha un semplice circuito costituito da fotovoltaico in silicio e quattro attuatori elettrochimici. Il fotovoltaico in silicio agisce come il busto e il cervello, mentre gli attuatori elettrochimici agiscono come le gambe.
Controllo dei robot microscopici
Per controllare i robot, i ricercatori lampeggiano impulsi laser su diversi impianti fotovoltaici, ognuno dei quali costituisce una serie separata di gambe. I robot sono in grado di camminare quando il laser viene spostato avanti e indietro tra il fotovoltaico anteriore e posteriore.
I robot funzionano solo a una bassa tensione di 200 millivolt e funzionano con soli 10 nanowatt di potenza. Il materiale è resistente per un oggetto così piccolo e possono essere fabbricati parallelamente poiché sono costruiti con processi litografici standard. Su un solo wafer di silicio da quattro pollici, ci possono essere circa 1 milione di bot.
Il team sta ora studiando come rendere i robot più potenti attraverso l’elettronica e il calcolo a bordo.
È possibile che le future versioni dei microrobot possano agire in sciami e completare compiti come ristrutturare i materiali, suturare i vasi sanguigni o essere inviati al cervello umano.
“Controllare un minuscolo robot è forse quanto di più vicino puoi arrivare a rimpicciolirti. Penso che macchine come queste ci porteranno in tutti i tipi di mondi fantastici che sono troppo piccoli per essere visti “, ha detto Miskin.
“Questa svolta della ricerca offre un’entusiasmante opportunità scientifica per indagare su nuove questioni rilevanti per la fisica della materia attiva e può alla fine portare a materiali robotici futuristici”, ha detto Sam Stanton.
Stanton è responsabile del programma per l’Esercito Research Office, che ha supportato la ricerca sui robot microscopici.
