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Nanorobots e Microrobots - as Aplicações Potenciais são Emocionantes, Muitos Desafios Permanecem Ser Endereçadas

Professor Brad Nelson, Instituto da Robótica e dos Sistemas Inteligentes, ETH Zürich, Suíça
Autor Correspondente: bnelson@ethz.ch

Nanorobots permanece no reino da ficção científica, embora os esforços de pesquisa relativos à robótica em escala reduzida estão começando a aproximar estas dimensões. Nanorobots é os robôs que são nanoscale em tamanho ou grandes robôs capazes de manipular os objetos que têm dimensões na escala do nanoscale com definição do nanômetro. A manipulação de Nanorobotic é uma tecnologia de possibilidade para Sistemas de NanoElectroMechanical ou NEMS. NEMS com materiais e estruturas novos do nanoscale permitirá muitos nanosensors e nanoactuators novos.

Microrobots é as máquinas inteligentes que se operam em escalas do mícron. O Professor Brad Nelson e seus colegas No Instituto da Robótica e de Sistemas Inteligentes tem demonstrado recentemente três tipos distintos de microrobots do tamanho progressivamente menor que sem fio são postos e controlados por campo magnèticos1. Estes robôs feitos sob medida mícron foram fabricados e assmebled pelas ferramentas e pelos processos desenvolvidos por pesquisadores da ÍRIS. Muitos destes sistemas são usados para a exploração robótico dentro dos domínios biológicos, como na investigação de estruturas moleculars, de sistemas celulares, e do comportamento complexo do organismo.

Microrobot ao lado de uma mosca de fruto

Para microrobots da escala maior, o µm 2mm a 500, TORNA IRIDESCENTES dispositivos tridimensionais microassemble dos pesquisadores do material ferromagnetic. Estes microrobots respondem precisamente aos torques e às forças gerados por campo magnèticos e por inclinações de campo2.

No µm 500 à escala de 200 µm, os pesquisadores da ÍRIS desenvolveram um processo para microfabricating os robôs que colhem a energia magnética dos campos de oscilação fracos (1-6mT, 2-5kHz) usando uma técnica da ressonância3.

Mesmo em escalas menores, para baixo às dimensões do mícron, os pesquisadores da ÍRIS desenvolveram microrobots que referiram como os Flagelos Bacterianos Artificiais (ABF) que são de um tamanho e de uma forma similares como os flagelos bacterianos naturais, e que nadam usando uma estratégia helicoidal da natação do baixo número similar de Reynolds. ABF são feitos de um processo de fita fina do auto-desdobramento e igualmente usam um campo magnético fraco (1-6mT), mas um que gira um pouco do que oscilam4,5.

A novidade destes três “microrobots” é que são tudo os dispositivos minúsculos que podem precisamente ser controlados com o tanto como como seis graus de liberdade. Porque a distância de que estas estruturas podem ser controladas é relativamente grande, as estruturas não podem somente ser usadas como as ferramentas para manipular outras estruturas do micro e do nanoscale tais como pilhas e moléculas, similares às técnicas da caça com armadilhas da partícula, mas podem igualmente servir como veículos para a entrega visada aos lugar profundamente dentro do corpo humano. O micro e os nanorobots são tudo não-esféricos. Conseqüentemente, sua posição e a orientação podem ser precisamente controladas, removendo uma limitação actual da caça com armadilhas da partícula.

Microrobot em uma moeda de um centavo dos E.U.

Quando as aplicações potenciais destes dispositivos forem emocionantes, muitos desafios permanecem ser endereçados. Para functionalize estes dispositivos e melhorar suas capacidades de desempenho, as edições fundamentais no jogo de forças de superfície do papel devem ser endereçadas; o biocompatibility deve ser assegurado; a carga e a difusão das biomoléculas devem ser investigadas; e as interacções com e a manipulação do tecido e as macromoléculas devem ser consideradas, para nomear mas alguns dos desafios permanecendo.

Há muito contudo para fazer.


Referências

1. J.J. Abbott, K.E. Peyer, M.C. Lagomarsino, L. Zhang, L.X. Dong, I.K. Kaliakatsos, B.J. Nelson, “Como Deve a Nadada de Microrobots?” Jornal Internacional da Pesquisa da Robótica, Em julho de 2009.
2. K.B. Yesin, K. Vollmers e B.J. Nelson, “Modelagem e controle de biomicrorobots untethered em um ambiente fluidic usando campos eletromagnéticos,” Jornal Internacional da Pesquisa da Robótica, Vol. 25, pp. 527-536, 2006.
3. K. Vollmers, D.R. Frutiger, B.E. Kratochvil, B.J. Nelson, “microactuator magnético ressonante Sem Fio para microrobots móveis untethered”, Letras da Física Aplicada, Vol. 92, No. 14, 2008.
4. L. Zhang, J.J. Abbott, L.X. Dong, B.E. Kratochvil, D.J. Bell, D.J. e B.J. Nelson, “flagelos bacterianos Artificiais: Fabricação e controle magnético,” Letras da Física Aplicada, Vol. 94, Em fevereiro 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 as Propriedades da Natação dos Flagelos Bacterianos Artificiais”, Letras Nano, Vol. 9, No. 10, Em outubro de 2009, pp. 3663-3667.

Copyright AZoNano.com, Professor Brad Nelson (Instituto da Robótica e dos Sistemas Inteligentes, ETH Zürich)

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

Last Update: 13. June 2013 23:36

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