Розроблено новий нанодвигун, здатний приводити в дію мікро- і нанороботів

Група дослідників з Інституту інтелектуальних систем Макса Планка (Max Planck Institute for Intelligent Systems) розробила новий нанодвигун, рушійною силою якого є ультразвукові коливання.

Розробники мікро- і нанороботів біомедичного призначення стикаються, в першу чергу, з проблемами створення не менше крихітних двигунів, які здатні забезпечити функціонування і рух цих пристроїв всередині живого організму. Дуже часто дослідники використовують для цього зовнішні магнітні поля, але такий підхід не забезпечує селективності управління, управління діями одного або невеликої окремої групи мікромашин.

“Використовуючи ультразвук різної частоти, ми можемо забезпечити управління роботою навіть окремих екземплярів мікророботів. Крім цього, такі ультразвукові двигуни для своєї роботи не вимагають наявності будь-якої електроніки або будь-яких хімічних сполук, що робить їх простими, компактними і абсолютно безпечними для організму “- розповідає Тіан Кью (Tian Qiu), дослідник з інституту Макса Планка, -” А в найближчому майбутньому ми плануємо скоротити розміри наших ультразвукових двигунів до субміліметрового рівня “.

Новий ультразвуковий двигун виготовлений з одного виду біологічно сумісного полімерного матеріалу. У цьому матеріалі створено поглиблення, в якому укладено крихітний пухирець повітря, який і є робочим елементом двигуна. Цей пухирець служить свого роду перетворювачем, він коливається з частотою впливають на нього ультразвукових коливань і перетворює їх енергію в механічну енергію, за рахунок якої тіло микроробота може рухатися в заданому напрямку. Природно, що укладений в поглибленні бульбашка має власну резонансну частоту. І коли частота ультразвуку збігається з резонансною частотою бульбашки, мікродвигун демонструє найвищу ефективність.

“Ми виявили, що спеціально підготовлена поверхню полімерної пластини, товщиною 30-120 мікрометрів, може стати” притулком “для тисяч крихітних пухирців. А вплив ультразвуку на все це забезпечує виробництво сили тяги, достатньою для того, щоб просунути робота на відстань в декілька міліметрів “- розповідає Тіан Кью, -” Простота матеріалу і його структури забезпечать простоту виробництва і низьку вартість кінцевого продукту “.

Наступними кроками, які мають намір зробити вчені, стануть роботи, спрямовані на збільшення ефективності роботи ультразвукового мікробульбашкового двигуна. Після цього такий двигун буде вбудований в реальне біомедичне пристрій, крихітний ендоскоп, швидше за все, яке буде випробувано в середовищі, максимально копіює середу всередині живого організму.