Mikroroboty z oleju, wody i detergentu, które pobierają energię z różnic temperatury

Nowa praca opublikowana na łamach „Nature Physics” pokazuje, że mikroskopijne nieskomplikowane roboty można stworzyć wyjątkowo prosto.

Niewielkie, pływające urządzenia, które powstały na skutek połączenia kropelek oleju, wody oraz substancji, która przypomina detergent pobierają energię po to, by następnie móc się nią naładować.

Jak działają mikroroboty?

Przebywając w niskiej temperaturze ten nietypowy robot emituje z siebie struktury przypominające wici. Dzięki tarciu między nimi i otoczeniem, powstaje ruch. Jednak po podgrzaniu, wici się chowają i kumulują energię cieplną, która z kolei pozwala im na działanie po ochłodzeniu.

Okazuje się, że proces ładowania przez roboty może odbywać się wielokrotnie i za jednym cyklem mikrorobot jest w stanie pływać przez 12 minut.

„Badania biologiczne pokazują, że aby stworzyć nawet najprostszą sztuczną komórkę, potrzeba ponad 470 genów. Jednak dzięki naszej międzynarodowej współpracy pokazaliśmy, że przy użyciu kilku niedrogich składników możemy uzyskać rodzaj materii, która zmienia kształt i porusza się, jak żywy organizm” – mówi Stoyan Smoukov z Queen Mary University of London.

Roboty pomogą w badaniach nad żywymi komórkami różnego typu.

„Przede wszystkim proponujemy bardzo prosty do wytworzenia i kontroli układ, który posiada wiele cech naturalnych mikroorganizmów, a więc kropelki zdolne do poruszania się bez udziału zewnętrznych sił. Mikroskopijne pływaki (takie jak bakterie, plemniki, orzęski etc.) są bardzo skomplikowane, bo ich ruch jest wynikiem procesów biochemicznych wewnątrz komórek, które trudno kontrolować. Dlatego dokładne zrozumienie fizycznych mechanizmów rządzących ich ruchem jest wyzwaniem – niełatwo 'odfiltrować’ tę złożoność biologiczną” – mówi dr Maciej Lisicki z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, współtwórca wynalazku.

„Z drugiej strony, naukowcy na całym świecie pracują nad rozmaitymi sztucznymi pływakami wykorzystującymi różne strategie, żeby ’naśladować’ żywe organizmy. Idea ta polega na zaproponowaniu mikropływaka, który pobierać będzie energię ze swojego lokalnego otoczenia i przekształcać ją w energię kinetyczną swojego ruchu. W przypadku naszych kropelek jest to energia termiczna otoczenia” – tłumaczy.

Oszczędna produkcja

Do wyprodukowania mikrorobotów nie potrzeba dużych nakładów finansowych. okazuje się, że te roboty z powodzeniem można wykonać przy pomocy najtańszego sprzętu laboratoryjnego lub nawet we własnym domu. Co ważne, tłuszczowo-wodne twory pod kątrm toksykologicznym nie stanowią zagrożenia dla żywych organizmów.

„Nasze kropelki są biokompatybilne, więc potencjalnie mogą zostać wykorzystane do badania dynamiki wielu poruszających się pływaków w mieszaninie żywych organizmów i 'sztucznych’ pływających kropelek. Byłoby to ważne narzędzie do zrozumienia, w jaki sposób pływaki zachowują się w zatłoczonym środowisku i jak w takiej sytuacji na siebie wpływają” – wyjaśnia dr Lisicki.

Więcej informacji na stronach:https://www.alphagalileo.org/en-gb/Item-Display/ItemId/210600 https://www.fuw.edu.pl/informacja-prasowa/news7080.html https://www.nature.com/articles/s41567-021-01291-3

Źródło: naukawpolsce.pap.pl