Новое исследование показало, что рои магнитных микророботов способны манипулировать объектами, значительно превосходящими их по размеру и весу, создавая мощные гидродинамические силы.
Ученые научились управлять такими роями, заставляя их перемещать, вращать и собирать объекты — и все это без какого-либо физического контакта. Разработка ведется исследователями из Института интеллектуальных систем Общества Макса Планка (Германия), Мичиганского университета (США) и Корнеллского университета (США).
Вместо прямого соприкосновения микророботы диаметром всего 300 микрометров используют так называемый жидкостный крутящий момент: они создают контролируемые вихри в окружающей жидкости, за счет которых воздействуют на более крупные объекты.
С помощью магнитного поля коллективы микророботов формируют управляемые потоки, способные вращать шестерни, собирать конструкции и перемещать материалы, не прикасаясь к ним. Эти результаты открывают перспективы для серьезных прорывов в микропроизводстве и медицине, где особенно важно бережное обращение с хрупкими компонентами.
Каждый микроробот имеет диаметр всего около 300 микрометров — примерно с крупинку соли. Под воздействием внешнего магнитного поля эти крошечные цилиндры начинают вращаться. Вращаясь, они создают в жидкости миниатюрные водовороты.
Когда роботы объединяются в «коллектив», их индивидуальные потоки сливаются в мощную силу, известную как жидкостный крутящий момент.
Вместо прямого толкания или захвата рои используют гидродинамические силы, выполняя высокоточные механические операции на микромасштабе. Согласно исследованию, этот бесконтактный механизм позволяет крошечным роботам за счет движения жидкости вращать шестерни, перемещать структуры и собирать сложные конфигурации, многократно превосходящие их собственные размеры.
Направление и скорость вращения объекта можно изменять, варьируя количество роботов, частоту их вращения или их пространственное расположение.
В одном из экспериментов рой сумел привести во вращение трехмерный объект, масса которого более чем в 45 тысяч раз превышала массу одного робота.
В перспективе подобные технологии смогут автономно собирать миниатюрную электронику или перемещаться внутри человеческого организма, доставляя биологические образцы и выполняя малоинвазивные медицинские процедуры.
В ближайшем будущем микророботы потенциально смогут использоваться во внутренней медицине: передвигаться по кровотоку, устраняя закупорки артерий, или собирать медицинские импланты непосредственно внутри тела.
Возможность адресной доставки лекарственных препаратов к конкретным органам обеспечит точечное лечение и одновременно защитит здоровые ткани от побочного воздействия.
Автор: Алена Кирсанова