پژوهشگران دانشگاههای پنسیلوانیا و میشیگان موفق شدهاند رباتی بسازند که ابعاد آن از یک دانه نمک هم کوچکتر است؛ رباتی که با وجود اندازه فوقالعاده میکروسکوپی، توانایی حسکردن محیط، پردازش اطلاعات و حرکت مستقل را دارد. این دستاورد، عنوان کوچکترین ربات برنامهپذیر جهان را به خود اختصاص داده و مرزهای مهندسی ریزمقیاس را جابهجا کرده است.
به گزارش ScienceAlert، این ریزربات تنها ۲۰۰ در ۳۰۰ میکرومتر اندازه و حدود ۵۰ میکرومتر ضخامت دارد؛ یعنی آنقدر کوچک که میتواند روی شیارهای اثر انگشت انسان قرار بگیرد. برای درک بهتر، کافی است بدانیم حتی یک لکه کوچک روی پوست یا نوشتههای روی یک سکه، در مقایسه با این ربات بسیار بزرگتر به نظر میرسند. با این حال، مهندسان توانستهاند در همین فضای محدود، یک کامپیوتر کامل شامل پردازنده، حافظه، حسگر و سامانه حرکتی را جای دهند.
کوچکترین ربات برنامهپذیر جهان چگونه حرکت میکند؟
در مقیاس میکروسکوپی، استفاده از چرخدندهها یا بازوهای مکانیکی عملاً غیرممکن است. به همین دلیل، این ربات برای حرکت از میدانهای الکتریکی و جابهجایی یونها در مایع اطراف خود استفاده میکند. «مارک میکسین»، متخصص نانورباتیک، توضیح میدهد که حرکت در این ابعاد بیشتر شبیه شناکردن در مادهای بسیار غلیظ است؛ جایی که اصطکاک و ویسکوزیته نقش اصلی را بازی میکنند.
بهجای قطعات متحرک شکننده، مهندسان سیستمی طراحی کردهاند که با ایجاد جریان مولکولی در اطراف ربات، آن را به جلو میراند؛ گویی ربات، جریان محیط اطرافش را خودش میسازد. این طراحی هوشمندانه باعث افزایش دوام شده و امکان فعالیت طولانیمدت ربات بدون خرابی را فراهم کرده است.
انرژی خورشیدی، مغز میکروسکوپی و ارتباط به سبک زنبورها
انرژی این ریزربات از طریق سلولهای خورشیدی فوقکوچکی تأمین میشود که با نور LED شارژ شده و تنها به حدود ۱۰۰ نانووات توان نیاز دارند. برای جا دادن یک کامپیوتر واقعی در چنین فضای کوچکی، معماری مدارها و پردازندهها بهطور کامل بازطراحی شده است. نتیجه، یک سیستم پردازشی کممصرف است که میتواند دما را با دقتی در حد یکسوم درجه سانتیگراد اندازهگیری کرده و براساس دادههای محیطی تصمیمگیری کند.
جالبتر اینکه این ربات برای انتقال دادهها از روشی الهامگرفته از طبیعت استفاده میکند. همانطور که زنبورهای عسل با «رقص» اطلاعات را منتقل میکنند، این ریزربات نیز دادههای خود را به الگوهای حرکتی خاص تبدیل میکند. پژوهشگران با مشاهده این حرکات زیر میکروسکوپ، پیام ربات را رمزگشایی میکنند. حتی امکان ارسال دستورات جداگانه به هر ربات از طریق پالسهای نوری وجود دارد تا رفتارهای گروهی پیچیده، شبیه حرکت دستهجمعی ماهیها، شبیهسازی شود.
آیندهای که با ریزرباتها شکل میگیرد
این فناوری میتواند در آینده نقش مهمی در پزشکی ایفا کند؛ از حرکت درون بدن انسان و پایش سلامت سلولها گرفته تا انجام مداخلات درمانی بسیار دقیق. از سوی دیگر، هزینه تولید هر ربات تنها در حد یک پنی و کمتر از یک دلار است و امکان تولید انبوه آنها بهصورت ورقهای وجود دارد؛ موضوعی که استفاده گسترده از این ریزرباتها را کاملاً مقرونبهصرفه میکند.
نتایج این پژوهش در نشریه معتبر Science Robotics منتشر شده و بهعنوان یکی از مهمترین پیشرفتها در حوزه نانورباتیک مورد توجه قرار گرفته است.
اخبار روز تکنولوژی را در چیپست بخوانید.