Физики Корнелльского университета Пол Мсеуен и Итай Коэн не только говорят да, но и они на самом деле нарастили «мышцы» для одного.С постдокторским исследователем Марком Мискином у руля, команда сделала экзоскелет робота, который может быстро изменить его форму после ощущения химических или тепловых изменений в его среде.
И, они требуют, эти машины микромасштаба – оборудованный электронными, фотонными и химическими полезными грузами – могли стать сильной платформой для робототехники в масштабе размера биологических микроорганизмов.«Вы могли поместить вычислительную мощность Путешественника космического корабля на объект размер клетки», сказал Коэн. «Затем где делают Вы идете, исследуют?»«Мы пытаемся построить то, что Вы могли бы назвать ‘экзоскелетом’ для электроники», сказал Мсеуен, профессор Джона А. Ньюмана Физики и директор Института Kavli в Корнелле для Наноразмерной Науки. «Прямо сейчас Вы можете сделать небольшие компьютерные микросхемы, которые делают большую обработку информации…, но они не знают, как переместить или заставить что-то сгибаться».Их работа обрисована в общих чертах в «Основанном на графене Bimorphs для Автономных Машин Оригами размера микрона», издал 2 января на Слушаниях Национальной академии наук. Мишин – ведущий автор; среди других участников были Дэвид Мюллер, профессор Самуэля Б. Эккерта Разработки, и докторанты Кайл Дорси, Бэрис Биркэн и Йимо Ен.
Машинное движение, используя двигатель назвало bimorph. bimorph – собрание двух материалов – в этом случае, графен и стекло – который сгибается, когда ведется стимулом как тепло, химическая реакция или приложенное напряжение. Изменение формы происходит, потому что в случае тепла два материала с различными тепловыми ответами расширяются различными суммами по тому же самому изменению температуры.Как следствие bimorph сгибается, чтобы уменьшить часть этого напряжения, позволяя одному слою растянуться дольше, чем другой. Добавляя твердые плоские группы, которые не могут быть согнуты bimorphs, исследователи локализуют изгиб, чтобы произойти только в определенных местах, создавая сгибы.
С этим понятием они в состоянии сделать множество складных структур в пределах от tetrahedra (треугольные пирамиды) к кубам.В случае графена и стекла, bimorphs также сворачиваются в ответ на химические стимулы, ведя большие ионы в стакан, заставляя его расшириться. Как правило, эта химическая деятельность только происходит на очень внешнем краю стекла, когда погружено в воду или некоторую другую ионную жидкость.
Так как их bimorph только несколько миллимикронов толщиной, стакан – в основном весь внешний край и очень реактивный.«Это – опрятная уловка», заявил Мишин, «потому что это – что-то, что Вы можете сделать только с этими наноразмерными системами».
bimorph построен, используя атомное смещение слоя – химически «рисующий» атомарно тонкие слои кремниевого диоксида на алюминий по промаху покрытия – тогда влажная передача единственный атомный слой графена сверху стека. Результат – самый тонкий bimorph, когда-либо сделанный. Одна из их машин была описана как являющийся «в три раза больше, чем эритроцит и в три раза меньшим, чем большой нейрон», когда свернутый. Складные леса этого размера были построены прежде, но у версии этой группы есть одно ясное преимущество.
«Наши устройства совместимы с полупроводниковым производством», сказал Коэн. «Это – то, что делает это совместимым с нашим будущим видением для робототехники в этом масштабе».И из-за относительной прочности графена, Мишин заявил, он может обращаться с типами грузов, необходимых для приложений электроники. «Если Вы хотите построить этот экзоскелет электроники», сказал он, «Вам нужен он, чтобы быть в состоянии произвести достаточно силы, чтобы нести электронику. Наш делает это».
На данный момент у них самых крошечных из крошечных машин нет коммерческого применения в электронике, биологическом ощущении или чем-либо еще. Но исследование продвигает науку о наноразмерных роботах, сказал Мсеуен.«Прямо сейчас нет никаких ‘мышц’ для небольших машин», сказал он, «таким образом, мы наращиваем небольшие мышцы».
Эта работа была выполнена на Предприятии NanoScale Корнелла для Науки и техники и поддержана Центром Корнелла Исследования Материалов, Национальным научным фондом, Офисом Военно-воздушных сил Научного исследования и Института Kavli в Корнелле.