Эти микромашины летают на силе магнетизма

Исследователи из Института Пола Шеррера PSI и ETH Zurich разработали микромашину, которая может выполнять различные действия. Эти микророботы отличаются от других тем, что их движения полностью запрограммированы только благодаря магнитам.

Такие машины, ширина которых составляет всего несколько десятков микрометров, можно использовать, например, в организме человека для выполнения небольших операций. Робот, размеры которого составляют всего несколько микрометров, напоминает бумажную птицу из оригами - японское искусство складывания бумаги.

Но, в отличие от бумажной конструкции, робот движется как по волшебству без видимой влияющей силы. Он машет крыльями или сгибает шею и втягивает голову. Все эти действия стали возможными благодаря магнетизму.

Немного о новых микророботах

Исследователи из Института Пола Шеррера PSI и ETH Zurich собрали микромашину из материалов, которые содержат небольшие наномагниты. Эти наномагниты могут быть запрограммированы на определенную магнитную ориентацию. Когда запрограммированные наномагниты подвергаются воздействию магнитного поля, на них действуют определенные силы.

Если эти магниты расположены в гибких компонентах, тосилы, действующие на них, заставляют компоненты двигаться. Наномагниты можно программировать снова и снова. Это перепрограммирование приводит к появлению различных сил и новых движений.

Для создания микроробота исследователи изготовили матрицы из кобальтовых магнитов на тонких листах нитрида кремния. Птица, построенная из этого материала, может затем выполнять различные движения, такие как взмах крыльев, поворот или перекатывание в стороны.

Теперь исследователи опубликовали свои результаты в научном журнале Nature. «Движения, выполняемые микророботом, происходят в течение миллисекунд», - говорит Лаура Хейдерман, руководитель лаборатории экспериментов с многомасштабными материалами в PSI и профессор мезоскопических систем в ETH Zurich.

«Но программирование наномагнитов занимает всего несколько наносекунд. Это позволяет запрограммировать различные движения одно за другим. Это означает, что крошечная микро-птица может сначала взмахнуть крыльями, перекатиться в сторону, а затем снова ими взмахнуть.

Интеллектуальные микророботы

Эта новая концепция является важным шагом на пути к микро- и нанороботам, которые не только хранят информацию для выполнения определенного действия, но также могут быть перепрограммированы для выполнения различных задач.

«Возможно, что в будущем автономная микромашина будет перемещаться по кровеносным сосудам человека и выполнять биомедицинские задачи, такие как уничтожение раковых клеток», - объясняет Брэдли Нельсон, Институт робототехники и интеллектуальных систем в ETH Zurich.

Возможны и другие области применения, например, гибкая микроэлектроника или микролинзы, которые изменяют свои оптические свойства. Кроме того, возможны приложения, в которых характеристики поверхностей изменяются. «К примеру, их можно использовать для создания поверхностей, которые можно смачивать водой или сделать водоотталкивающими», - говорит Джичай Цуй, инженер и исследователь в лаборатории мезоскопических систем.