Winzige, zellgroße Roboter könnten dank einer neuen Methode, die von Forschern von entwickelt wurde, bald massenhaft hergestellt werden. MIT. Die winzigen Geräte, die von ihren Erfindern als „Synzellen“ kurz für synthetische Zellen bezeichnet werden, finden Anwendung in allen Bereichen, von der Überwachung des Inneren von Ölleitungen bis zur Jagd auf die Krankheit in einem menschlichen Blutkreislauf.
Das MIT-Team, das für den Durchbruch verantwortlich ist waren in der Lage, die Roboter in großen Mengen herzustellen, indem sie den „natürlich vorkommenden Bruchprozess atomar dünner, spröder Materialien“ kontrollierten und die Bruchlinien so richteten, dass sie winzige Taschen mit vorhersehbarer Größe und Form erzeugtenDiese Taschen sind elektronische Schaltkreise und Materialien, die Daten sammeln, aufzeichnen und ausgeben können.
Elektronik auf sprödes Graphen gedruckt
Das neue System namens „Autoperforation“ verwendet Graphen, um die äußere Struktur der winzigen Synzellen zu bilden. Vor dem Aufbringen des Polymermaterials, das die Elektronik für die Geräte enthält, wird eine Graphenschicht mit einer hoch entwickelten Version eines Tintenstrahldruckers aufgetragen.
Eine weitere Graphenschicht wird darauf gelegt. Graphen ist trotz vieler Bilder ein Floppy-Material, das tatsächlich sehr spröde ist.
Kontrolliertes Brechen führt zur Massenproduktion
Diese Qualität konnten die Wissenschaftler nutzen. Das Team entwickelte eine Methode, mit der der natürliche Bruchprozess so gesteuert werden kann, dass das Graphen nicht wie ein zerbrochenes Fenster zufällig bremst, sondern in gleichmäßige Stücke zerbricht.
„Wir haben festgestellt, dass Sie die Sprödigkeit nutzen können“ sagt Strano, Professor für Chemieingenieurwesen am MIT bei Carbon P. Dubbs. „Das ist nicht intuitiv. Wenn Sie mir vor dieser Arbeit gesagt hätten, Sie könnten ein Material brechen, um seine Form im Nanobereich zu kontrollieren, wäre ich ungläubig gewesen.
Clevere Methode ergibt ein qualitativ hochwertiges Produkt
"Wir haben festgestellt, dass Sie ein Dehnungsfeld anlegen können, um den Bruch zu führen, und dieses zur kontrollierten Herstellung verwenden können", fährt Strano fort. Wenn die zweite Graphenschicht über die Polymerpunkte gelegt wird, fällt sie darüberdie erhöhten Bereiche bilden Säulenlinien.
Wenn das Material, das sich vom Aufstieg der Säule anhebt, einer Belastung ausgesetzt wird. Wenn auf das Material eine Kraft ausgeübt wird, zersplittert es entlang dieser Grenzen und bildet genau eine Reihe kleiner, perfekt runder Graphenstücke, die so aussehen, als wären sie ausgestanzt worden.
Roboter in Zellengröße finden Anwendung in Medizin und Industrie.
Die Elektronik wird dank der Art und Weise, wie das Graphen an ihren Rändern aneinander haftet, sicher in der kleinen Tasche aufbewahrt. Aufgrund des minimalen Arbeitsaufwands, der zur Herstellung dieser winzigen Roboter erforderlich ist, können große Mengen mit Genauigkeit und Geschwindigkeit hergestellt werden.
Die Größe des fertigen Produkts reicht von einem winzigen menschlichen roten Blutkörperchen mit einem Durchmesser von etwa 10 Mikrometern bis zu einem Punkt, der etwa zehnmal so groß ist. Erstaunlicherweise sehen diese winzigen künstlichen Objekte aus und verhalten sich wie eine lebende biologische Zelle.
„Unter dem Mikroskop könnte man wahrscheinlich die meisten Menschen davon überzeugen, dass es sich um eine Zelle handelt“, Strano. sagt . Strano arbeitet seit einiger Zeit an Synzellen und hatte zuvor eine Reihe entwickelt, mit der mithilfe von Sensoren auf ihrer Oberfläche Informationen über Chemie und andere Eigenschaften gesammelt und gespeichert werden können.
Diese Informationen konnten später abgerufen werden und wurden beispielsweise durch Rohrleitungen geschoben, um Daten über ihr Inneres zu erhalten. Die neuesten Syncells sind zwar nicht ganz so ausgefeilt, haben jedoch den Vorteil, dass sie in Massenproduktion hergestellt werden und nicht wie frühere Iterationen von Hand zusammengesetzt werden.
Die Forschung wurde in der Zeitschrift Nature Materials von MIT-Professor Michael Strano, Postdoc Pingwei Liu, Doktorand Albert Liu und acht weiteren am MIT veröffentlicht.
Via : MIT