Американські і китайські інженери створили мікроробота, здатного рухатися, а також штовхати і тягнути невеликі об'єкти, наприклад, клітини. Він складається з корпусу у формі посудини, всередині якого розташовується повітря. При впливі звуку на межі повітря і води в роботі виникає штовхаюча сила, що рухає його вперед, а магнітне поле дозволяє повертати робота і задавати напрямок його руху, розповідають автори статті в.
Технологічні та фізичні обмеження не дозволяють створювати мікроскопічних роботів з гребними гвинтами та іншими звичними руховими механізмами. Це змушує розробників мікророботів використовувати інші принципи для руху і управління. Найпоширеніший метод - магнітне управління, що полягає в простому притягуванні частинки-мікроробота в потрібний бік. Крім того, є мікророботи, що рухають себе самі завдяки реактивній силі через виділення водню. Однак, оскільки в них застосовується хімічна реакція, такі роботи мають сильно обмежений термін служби.
Інженери під керівництвом Томаса Маллука (Thomas Mallouk) з Університету штату Пенсільванія створили робота, якому для руху необхідні зовнішні впливи, але тягу він при цьому створює самостійно. По конструкції робот являє собою циліндричну посудину з усіченим кінцем. Його довжина становить 7,5 мікрометрів, а ширина сягає 5 мікрометрів. Інженери вирізали такі циліндри з полімеру за допомогою лазерної літографії, а потім покрили дно циліндра нікелем, а потім обидві сторони поверхні золотом. Після цього циліндри обробляли трихлорсиланом, завдяки чому поверхня стала гідрофобною.
Завдяки гідрофобності при зануренні у воду всередині циліндра залишається і відносно надійно фіксується міхур повітря. Саме бульбашка дозволяє роботу рухатися вперед. Для цього інженери використовували комбінацію з акустичного і магнітного впливів. Акустичні коливання на частоті від одного до трьох мегагерц створюються п'єзоелектричним випромінювачем на дні судини з водою і мікророботами. Ці коливання змушують коливатися кордон між водою і повітрям на кінці робота. Через асиметричну конструкцію сумарна сила, що виникає через коливання кордону розділу, спрямована в бік від відкритого кінця циліндра.
Крім того, на циліндр також впливають первинна і вторинна сили Бйоркнеса. Первинна сила виникає через розсіювання вихідних коливань коливаннями кордону фаз, але вона на порядок менше основної штовхаючої сили. Вторинна сила має велику величину і викликана наявністю дна поруч з циліндром і бульбашкою всередині нього. Дно можна розглядати як уявну бульбашку-двійника, що знаходиться поруч і вагається з такою ж частотою, як і реальний міхур. Через це між двома бульбашками (насправді між бульбашкою в циліндрі і дном) виникає тяжіння.
Магнітне поле не відповідає безпосередньо за рух робота, а лише дозволяє нахиляти його в потрібний бік. Автори продемонстрували потенційні застосування розробки, показавши, що за допомогою таких роботів можна рухати зіставні з ним за розміром і масою частинки, в тому числі клітини HeLa і кремнієві частинки. Крім того, інженери виявили, що при високому акустичному тиску частинки можуть притягуватися до циліндра, що дозволяє не штовхати, а тягнути їх. Це тяжіння виникає через сили, що впливають на об'єкти поблизу бульбашки, що коливається. Нарешті, автори показали, що за певних умов тяжіння до твердого кордону дозволяє роботу підійматися вгору сходами.
Раніше ми розповідали і про інші мікророботи з незвичайною конструкцією або принципом руху. Наприклад, минулого року німецькі вчені створили доставник речовин всередині організму, що складається зі скріплених між собою бактерії та еритроциту. Бактерія має джгутик і відповідає за рух вперед, а еритроцит містить суперпарамагнітні частинки, що дозволяють повертати всю пару.