Die Nanotechnologie wird immer kleiner, aber Forscher am Massachusetts Institute of Technology MIT haben die winzige Robotik auf ein neues Niveau gebracht. Die Universität hat möglicherweise die bislang kleinsten Roboter entwickelt, die ihre Umgebung erfassen können.
Die 'unglaublich kleinen' Roboter haben nur die Größe einer menschlichen Eizelle, die Daten speichern und sogar berechnen kann. Sie bestehen aus kleinen elektronischen Schaltkreisen aus zweidimensionalen Materialien und nutzen Kolloide, um die Systeme mit Strom zu versorgen.
Kolloide sind nur ein Milliardstel bis ein Millionstel Meter groß und unlösliche Partikel oder Moleküle, die in einer Substanz suspendiert sind. Das häufigste Kolloid, das Menschen kennen, ist Milch mit kleinen Fett- und Proteinkügelchen, die dies nicht tunsich niederlassen.
Die Forscher koppelten diese Kolloide an die Schaltkreise, mit denen die Roboter Befehle ausführen. Das Team hofft, die winzigen Roboter eines Tages in Geräten einsetzen zu können, die auf Diagnosereisen gesendet werden könnten - beispielsweise durch den menschlichen Körper, ein ÖlPipeline oder durch Rohre in einer chemischen Raffinerie.
„Wir wollten Methoden finden, um vollständige, intakte elektronische Schaltkreise auf kolloidale Partikel zu pfropfen“, erklärte Michael Strano, Professor für Chemieingenieurwesen bei Carbon C. Dubbs am MIT. Strano war leitender Autor der heute veröffentlichten Studiein der Zeitschrift Naturnanotechnologie MIT-Postdoc Volodymyr Koman war der Hauptautor der Zeitung.
„Kolloide können auf Umgebungen zugreifen und sich auf eine Weise bewegen, die andere Materialien nicht können“, sagte Strano. Dinge wie Staubpartikel können sich theoretisch für immer in der Luft bewegen, weil sie klein genug sind, um ständig mit Luftmolekülen zu kollidieren.
Strano stellte fest, dass andere Forschungsteams an molekular kleinen Geräten gearbeitet haben. Diese Teams arbeiteten jedoch daran, die Bewegung dieser Roboter auf individueller Ebene zu steuern, anstatt herauszufinden, wie diese winzigen Roboter massenhaft bewegt werden können.
Die vom MIT entwickelten Roboter sind autark und benötigen keine internen Batterien. Eine Fotodiode versorgt die winzigen Roboterschaltungen mit ausreichend Strom, um sie mit Strom zu versorgen. Es reicht gerade aus, damit die Roboter ihre Umgebung, ihre Rechen- und Speicherschaltungen verstehen.
Herkömmliche Chips, wie die am häufigsten mit Elektronik verbundenen auf Silizium basierenden, haben flache Substrate. Diese würden beim Umgang mit Kolloiden nicht so gut funktionieren. Die Forscher nannten herkömmliche Chips "energiedurstig"Eine zweidimensionale Lösung. Das Team kombinierte das Supermaterial Graphen und ein Übergangsmetalldichalkogenid und fand, dass es das perfekte Paar für die Wechselwirkung mit Kolloiden ist.
"Sie können mit Nanowatt mit Subvolt-Spannungen betrieben werden", sagte Koman.
Die 2D-Elektronik benötigt die Kolloide immer noch, um auch auf "unkonventionellen Substraten" voll funktionsfähig zu sein, bemerkte Korman.
„Ohne Substrat können sie nicht existieren“, sagte Strano. „Wir müssen sie auf die Partikel pfropfen, um ihnen mechanische Steifigkeit zu verleihen und sie groß genug zu machen, damit sie im Fluss mitgerissen werden.“
Das Team erkennt an, dass ihre nanoskalige Robotik "nicht das Niveau erreicht hat", um zu fortschrittlicher Elektronik zu werden.
"Wir sehen dieses Papier als Einführung eines neuen Feldes" in der Robotik, sagte Strano.
Via : MIT News