Нестандартный подход: созданы роботы из пузырьков в воде

Учёные превратили в рабочих лошадок пузырьки, появляющие в воде под действием лазера.

Учёные превратили в рабочих лошадок пузырьки, появляющие в воде под действием лазера.
Иллюстрация Pixabay

Физики превратили пузырьки в воде в микророботов, выполняющих сложные операции. Например, "приручённые" пузырьки собирали пазл и вертели шестерни. В будущем эта удивительная технология может произвести настоящую революцию в производстве.

Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале ACS Applied Materials & Interfaces учёными из Китая.

Человечество умеет производить микроскопические системы, как электронные, так и механические. Но они изготовляются совсем не так, как большие агрегаты и машины. Их не собирают из отдельных деталей, как, скажем, автомобили. Вместо этого фрагмент материала сложным образом обрабатывают (например, с помощью литографии, травления и так далее), в результате чего на его поверхности возникает сразу множество микроустройств.

Разумеется, инженеры не отказались бы от возможности создавать микроскопические изделия так же, как макроскопические, то есть соединяя между собой отдельные детали. Это значительно расширило бы ассортимент такой продукции.

Однако сегодняшние промышленные роботы не могут удержать в своих манипуляторах микроскопические детали. Автоматика, способная на такие тонкие операции, ещё только разрабатывается.

Один из перспективных подходов состоит в том, чтобы переосмыслить само понятие робота. Ведь это не обязательно должна быть большая и сложная машина. Роботом можно назвать нечто очень маленькое и простое, например, микроскопическое зубчатое колесо или даже наночастицу.

Такие простые устройства, разумеется, не могут самостоятельно выполнять сложные действия. Но ими можно управлять дистанционно (например, с помощью лазерного луча или магнитного поля).

Некоторые научные группы идут ещё дальше и используют в качестве роботов… пузырьки в воде. Луч лазера, направленный в определённую точку в толще воды, порождает в этом месте пузырёк пара. Несколько крошечных пузырьков могут не только двигаться в нужном направлении, но и перемещать микроскопические объекты. А компьютер, управляющий лазерным лучом, дирижирует этим процессом.

Авторы нового исследования продвинули эту технологию на шаг вперёд. Они "научили" пузырьки пара соединять между собой детали размером в доли миллиметра, похожие на фрагменты пазла. После такого соединения вся конструкция движется как единое целое, подталкиваемая пузырьком.

Также микроботы в экспериментах китайских физиков вращали шестерни, в том числе сцепленные друг с другом, и выполняли другие интересные действия.

Сегодня всё это может показаться занятной игрушкой. Но когда технология будет отработана, целые "рабочие бригады" пузырьков смогут быстро собирать микроскопические механизмы. А это может стать революцией в производстве миниатюрных устройств, которая в конечном счёте перевернёт весь наш быт, как перевернуло его возникновение, к примеру, микроэлектроники.

К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о микроботах, которые могут доставить лекарство в точку назначения прямо внутри тела.