ربات میکروسکوپی: انقلابی در اندازه‌گیری‌های دقیق!

ربات‌های کوچک و پیشرفته دانشگاه کرنل

محققان دانشگاه کرنل کوچک‌ترین ربات متحرک را ساخته‌اند. هدف این ربات این است که به اندازه‌ای کوچک باشد که بتواند با امواج نور مرئی تعامل داشته باشد و در عین حال به‌طور مستقل حرکت کند. این قابلیت به ربات اجازه می‌دهد تا به مکان‌های خاصی مانند نمونه‌های بافتی برود، تصاویر بگیرد و نیروها را در مقیاس برخی از کوچک‌ترین ساختارهای بدن اندازه‌گیری کند.

مقاله این تیم با عنوان «رباتیک دیفرکتیو برنامه‌ریزی‌شده با مغناطیس» در نشریه Science منتشر شده است. پل مک‌اوان، استاد علوم فیزیکی بازنشسته و رهبر این تیم، گفت: «یک ربات متحرک که به اندازه کافی کوچک باشد تا با نور تعامل کند و آن را شکل دهد، به نوعی لنز میکروسکوپ را به دنیای میکرو منتقل می‌کند.» او افزود: «این ربات می‌تواند تصاویری نزدیک بگیرد که میکروسکوپ‌های معمولی هرگز قادر به انجام آن نبوده‌اند.»

دانشمندان کرنل در حال حاضر رکورد کوچک‌ترین ربات متحرک جهان را با اندازه ۴۰ تا ۷۰ میکرون در اختیار دارند. اما ربات‌های دیفرکتیو جدید «این رکورد را به راحتی پشت سر خواهند گذاشت»، به گفته ایتای کوهن، استاد فیزیک و همکار نویسنده این مطالعه. او ادامه داد: «این ربات‌ها بین ۵ تا ۲ میکرون اندازه دارند و واقعاً بسیار کوچک هستند.»

ربات‌های دیفرکتیو: انقلابی در رباتیک

با کنترل میدان‌های مغناطیسی که حرکات این ربات‌ها را هدایت می‌کند، می‌توانیم هر کاری که می‌خواهیم با آن‌ها انجام دهیم.

ربات‌های دیفرکتیو برای اولین بار ربات‌های بدون اتصال را با تکنیک‌های تصویربرداری که به انحراف نور مرئی وابسته است، متصل می‌کند. این انحراف به معنای خم شدن موج نور هنگام عبور از یک شکاف یا دور یک جسم است. تکنیک تصویربرداری نیازمند شکافی به اندازه‌ای است که با طول موج نور قابل مقایسه باشد. برای اینکه اپتیک‌ها به درستی کار کنند، ربات‌ها باید در آن مقیاس باشند و برای اینکه بتوانند به اهدافی که باید تصویر برداری کنند، دسترسی پیدا کنند، باید بتوانند به‌طور مستقل حرکت کنند. تیم دانشگاه کرنل به هر دو هدف دست یافته است.

این ربات‌ها که توسط میدان‌های مغناطیسی که حرکتی شبیه به نیشگون گرفتن ایجاد می‌کنند، کنترل می‌شوند، می‌توانند به آرامی بر روی یک سطح سخت حرکت کنند. آن‌ها همچنین می‌توانند با استفاده از همین حرکت در مایعات “شنا کنند”. ترکیب قابلیت مانور، انعطاف‌پذیری و فناوری اپتیک زیر دیفرکتیو، به گفته محققان، پیشرفت قابل توجهی در زمینه رباتیک ایجاد کرده است.

این تحقیق با حمایت مرکز تحقیقات مواد دانشگاه کرنل، بنیاد ملی علوم و تأسیسات علوم و فناوری نانو مقیاس کرنل ممکن شده است.