Nanorobots y Microrobots - Sigue Habiendo las Aplicaciones Potenciales son Emocionantes, Muchos Retos Ser Dirigido

Profesor Brad Nelson, Instituto de la Robótica y de los Sistemas Inteligentes, ETH Zürich, Suiza
Autor Correspondiente: bnelson@ethz.ch

Nanorobots permanece en el reino de la ciencia ficción, aunque los esfuerzos de investigación relacionados con la robótica a escala reducida están comenzando a acercarse a estas dimensiones. Nanorobots es los robots que son nanoscale de tamaño o robots grandes capaces de manipular los objetos que tienen dimensiones en el rango del nanoscale con la resolución del nanómetro. La manipulación de Nanorobotic es una tecnología de activação para los Sistemas de NanoElectroMechanical o NEMS. NEMS con los materiales y las estructuras nuevos del nanoscale activará muchos nuevos nanosensors y nanoactuators.

Microrobots es las máquinas inteligentes que operatorio en las escalas del micrón. Profesor Brad Nelson y sus colegas en El Instituto de la Robótica y de los Sistemas Inteligentes ha demostrado recientemente tres tipos distintos de microrobots de progresivamente más tamaño pequeño que inalámbrico son movidas por motor y controladas por campos magnéticos1. Estos robots clasificados micrón fueron fabricados y assmebled por las herramientas y los procesos desarrollados por los investigadores del IRIS. Muchos de estos sistemas se utilizan para la exploración robótica dentro de dominios biológicos, por ejemplo en la investigación de estructuras moleculares, de sistemas celulares, y del comportamiento complejo del organismo.

Microrobot al lado de una mosca del vinagre

Para los microrobots de una escala más grande, a partir el µm 2m m a 500, IRISA los dispositivos tridimensionales microassemble de los investigadores del material ferromagnético. Estos microrobots responden exacto a las torques y a las fuerzas generadas por campos magnéticos y gradientes de campo2.

En el µm 500 al rango de 200 µm, los investigadores del IRIS han desarrollado un proceso para microfabricating los robots que cosechan energía magnética de los campos oscilantes débiles (1-6mT, 2-5kHz) usando una técnica de la resonancia3.

En incluso escalas más pequeñas, hacia abajo a las dimensiones del micrón, los investigadores del IRIS han desarrollado microrobots que se refirieron como Flagelos Bacterianos Artificiales (ABF) que están de una talla y de una dimensión de una variable similares como flagelos bacterianos naturales, y que nadan usando una estrategia helicoidal de la natación del Número de Reynolds inferior similar. ABF se hacen de un proceso del uno mismo-movimiento en sentido vertical de la fino-película y también utilizan un campo magnético débil (1-6mT), solamente uno que gire bastante que oscilan4,5.

La novedad de estos tres “microrobots” es que son todos los dispositivos minúsculos que se pueden controlar exacto con tanto como seis grados de libertad. Porque la distancia de la cual estas estructuras pueden ser controladas es relativamente grande, las estructuras se pueden no sólo utilizar como herramientas para manipular otras estructuras del micrófono y del nanoscale tales como células y moléculas, similares a las técnicas de la interceptación de la partícula, pero pueden también servir como vehículos para la salida apuntada a las ubicaciones profundamente dentro del cuerpo humano. El micrófono y los nanorobots son todo no-esféricos. Por Lo Tanto, su posición y la orientación pueden ser exacto controladas, quitando una limitación actual de la interceptación de la partícula.

Microrobot en un penique de los E.E.U.U.

Mientras Que las aplicaciones potenciales de estos dispositivos son emocionantes, sigue habiendo muchos retos ser dirigido. Para functionalize estos dispositivos y mejorar sus capacidades de funcionamiento, las ediciones fundamentales en el juego de fuerzas superficiales del papel deben ser abordadas; el biocompatibility debe ser asegurado; el cargamento y la difusión de biomoléculas deben ser investigados; y que siguen habiendo las acciones recíprocas con y la manipulación del tejido y las macromoléculas se deben considerar, para nombrar pero algunos de los retos.

Hay mucho con todo hacer.


Referencias

1. J.J. Abbott, K.E. Peyer, M.C. Lagomarsino, L. Zhang, L.X. Dong, I.K. Kaliakatsos, B.J. Nelson, “Cómo Debe la Nadada de Microrobots?” Gorrón Internacional de la Investigación de la Robótica, Julio de 2009.
2. K.B. Yesin, K. Vollmers y B.J. Nelson, “Modelado y mando de biomicrorobots untethered en un ambiente hidráulico usando campos electromagnéticos,” Gorrón Internacional de la Investigación de la Robótica, Vol. 25, Págs. 527-536, 2006.
3. K. Vollmers, D.R. Frutiger, B.E. Kratochvil, B.J. Nelson, “microactuator magnético resonante Inalámbrico para los microrobots movibles untethered”, Cartas de la Física Aplicada, Vol. 92, No. 14, 2008.
4. L. Zhang, J.J. Abbott, L.X. Dong, B.E. Kratochvil, D.J. Bell, D.J. y B.J. Nelson, “flagelos bacterianos Artificiales: Fabricación y mando magnético,” Cartas de la Física Aplicada, Vol. 94, Febrero de 2009.
5. L. Zhang, J.J. Abbott, L.X. Dong, K.E. Peyer, B.E. Kratochvil, H.X. Zhang, C. Bergeles, B.J. Nelson, “Caracterizando las Propiedades de la Natación de Flagelos Bacterianos Artificiales”, Cartas Nanas, Vol. 9, No. 10, Octubre de 2009, Págs. 3663-3667.

Derechos De Autor AZoNano.com, Profesor Brad Nelson (Instituto de la Robótica y de los Sistemas Inteligentes, ETH Zürich)

Date Added: Dec 13, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:42

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