Nanorobots en Microrobots - de Potentiële Toepassingen zijn Opwekkend, Moeten Nog Vele Uitdagingen worden Gericht

Professor Brad Nelson, Instituut van Robotica en Intelligente Systemen, ETH Zürich, Zwitserland
Overeenkomstige auteur: bnelson@ethz.ch

Nanorobots blijft in het koninkrijk van science fiction, hoewel de onderzoeksinspanningen met betrekking tot kleinschalige robotica beginnen deze afmetingen te naderen. Nanorobots is robots die nanoscale in grootte of grote robots geschikt om voorwerpen zijn te manipuleren die afmetingen in de nanoscalewaaier met nanometerresolutie hebben. De manipulatie van Nanorobotic is een machtigingstechnologie voor Systemen NanoElectroMechanical of NEMS. NEMS met nieuwe nanoscalematerialen en structuren zal vele nieuwe nanosensors en nanoactuators toelaten.

Microrobots is intelligente machines die bij micronschalen werken. Professor Brad Nelson en zijn collega's bij het Instituut van Robotica en Intelligente Systemen hebben onlangs drie verschillende types van microrobots van progressief kleinere grootte aangetoond die wirelessly worden aangedreven en door magnetisch velden gecontroleerd1. Dit micron rangschikte robots werd vervaardigd en assmebled dat door hulpmiddelen en processen door de onderzoekers van de IRIS worden ontwikkeld. Veel van deze systemen worden gebruikt voor robotachtige exploratie binnen biologische domeinen, zoals in het onderzoek van moleculaire structuren, cellulaire systemen, en complex organismegedrag.

Microrobot naast een fruitvlieg

Voor grotere schaal microrobots, van 2mm tot 500 µm, de onderzoekers microassemble driedimensionele apparaten van de IRIS van ferromagnetisch materiaal. Deze die microrobots antwoorden precies aan torsies en krachten door magnetisch velden en gebiedsgradiënten worden geproduceerd2.

In 500 µm aan 200 waaier µm, hebben de onderzoekers van de IRIS een proces ontwikkeld om robots microfabricating die magnetische energie van zwakke oscillerende gebieden (1-6mT, 2-5kHz) gebruikend een resonantietechniek oogsten3.

Bij nog kleinere schalen, onderaan aan microndimensies, hebben de onderzoekers van de IRIS zich microrobots zij verwezen naar als Kunstmatige Bacteriële Flagella ontwikkeld (ABF) die van een gelijkaardige grootte en een vorm als natuurlijke bacteriële flagella zijn, en die gebruikend een gelijkaardige lage spiraalvormige het zwemmen van het Getal van Reynolds strategie zwemmen. ABF wordt gemaakt van een thin-film zelf-scrolt proces en gebruikt ook een zwak magnetisch veld (1-6mT), maar die roteert eerder dan oscilleert4,5.

De nieuwigheid van deze drie „microrobots“ is dat zij allen uiterst kleine apparaten zijn die precies met wel kunnen worden gecontroleerd zes graden van vrijheid. Omdat de afstand waarvan deze structuren kunnen worden gecontroleerd vrij groot is, kunnen de structuren niet alleen als hulpmiddelen worden gebruikt om andere micro en nanoscale structuren zoals cellen en molecules te manipuleren, gelijkend op deeltje het opsluiten technieken, maar kunnen ook als voertuigen voor gerichte levering aan plaatsen diep binnen het menselijke lichaam dienen. De micro en nanorobots is niet sferisch allen. Daarom zowel kunnen hun positie als richtlijn precies worden gecontroleerd, verwijderend een huidige beperking van deeltje het opsluiten.

Microrobot op een stuiver van de V.S.

Terwijl de potentiële toepassingen van deze apparaten opwekkend zijn, moeten nog vele uitdagingen worden gericht. Functionalize deze apparaten en om hun prestatiesmogelijkheden te verbeteren, moeten de fundamentele kwesties in het de krachtenspel van de roloppervlakte worden behandeld; biocompatibility moet worden verzekerd; de lading en de verspreiding van biomoleculen moeten worden onderzocht; en de interactie met en de manipulatie van weefsel en de macromoleculen moeten worden overwogen, om te noemen maar enkelen van de resterende uitdagingen.

Er zijn een nog te doen.


Verwijzingen

1. J.J. Abbott, K.E. Peyer, M.C. Lagomarsino, L. Zhang, L.X. Dong, I.K. Kaliakatsos, B.J. Nelson, „Hoe Indien Microrobots?“ Zwemt Internationaal Dagboek van het Onderzoek van de Robotica, Juli 2009.
2. K. untethered B. Yesin, K. Vollmers en B.J. Nelson, „Modellering en controle van biomicrorobots in een fluidic milieu gebruikend elektromagnetische gebieden,“ Internationaal Dagboek van het Onderzoek van de Robotica, volume 25, blz. 527-536, 2006.
3. K. untethered Vollmers, D.R. Frutiger, B.E. Kratochvil, B.J. Nelson, „Draadloze resonerende magnetische microactuator voor mobiele microrobots“, de Toegepaste Brieven van de Fysica, Volume 92, Nr 14, 2008.
4. L. Zhang, J.J. Abbott, L.X. Dong, B.E. Kratochvil, D.J. Klok, D.J. en B.J. Nelson, „Kunstmatige bacteriële flagella: Vervaardiging en magnetische controle, de“ Toegepaste Brieven van de Fysica, volume 94, Februari 2009.
5. L. Zhang, J.J. Abbott, L.X. Dong, K.E. Peyer, B.E. Kratochvil, H.X. Zhang, C. Bergeles, B.J. Nelson, „Kenmerkend de Zwemmende Eigenschappen van Kunstmatige Bacteriële Flagella“, Nano Brieven, Volume 9, Nr 10, Oktober 2009, blz. 3663-3667.

Copyright AZoNano.com, Professor Brad Nelson (Instituut van Robotica en Intelligente Systemen, ETH Zürich)

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

Last Update: 13. June 2013 23:06

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit