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光衍射條件下可運(yùn)行的微型機(jī)器人面世

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2024-12-05     來源:科技日報     瀏覽次數(shù):109
核心提示:美國康奈爾大學(xué)的科學(xué)家研制出了迄今已知最小的步行機(jī)器人,能在可見光衍射極限下運(yùn)行,新衍射機(jī)器人的直徑僅為2微米到5微米之間。

美國康奈爾大學(xué)的科學(xué)家研制出了迄今已知最小的步行機(jī)器人,能在可見光衍射極限下運(yùn)行。它能夠前往特定位置,如組織樣本內(nèi),以普通顯微鏡無法做到的方式進(jìn)行近距離成像。這是微型機(jī)器人技術(shù)與衍射光學(xué)成像技術(shù)“聯(lián)姻”的產(chǎn)物。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《科學(xué)》雜志。

 

研究團(tuán)隊(duì)巧妙地將納米級厚度的機(jī)械膜、可編程納米磁鐵,以及衍射光學(xué)元件三者結(jié)合起來,打造出了這款新型機(jī)器人,為以前無法實(shí)現(xiàn)的任務(wù)開辟了新的解決之道。這些任務(wù)包括高分辨率成像、可調(diào)諧、移動亞衍射光學(xué),以及超小力感應(yīng)等。

 

此前最小步行機(jī)器人的直徑介于40微米到70微米之間,但新衍射機(jī)器人的直徑僅為2微米到5微米之間。實(shí)驗(yàn)顯示,在磁鐵的精準(zhǔn)操控下,這些機(jī)器人能像尺蠖一樣在堅(jiān)硬的表面蠕動,也能在液體中自由“游泳”。較大機(jī)器人的行走速度為16微米/秒,而較小機(jī)器人的行走速度則高達(dá)34微米/秒,均超越以往的微型機(jī)器人。

 

測試結(jié)果表明,這款機(jī)器人可以輔助超越傳統(tǒng)光學(xué)限制的高分辨率成像,具備極高的靈敏度,能夠檢測小至1皮牛(10-12牛)的力。這些卓越的特性使得這款機(jī)器人可用于基礎(chǔ)研究(如探索DNA結(jié)構(gòu)),也可被部署在臨床環(huán)境中。

 

團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào),最新研究在微型機(jī)器人技術(shù)和光學(xué)工程之間建立了交叉點(diǎn)。這些衍射機(jī)器人在運(yùn)動性能、光學(xué)操縱和亞納米力靈敏度探測等方面,均展現(xiàn)出極佳性能。


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