Микрореакции актуальны для медицины и высокотехнологичной промышленности, где критически важны точность и чистота процедур. Именно здесь на помощь приходят микророботы, которые способны выполнять задачи, недоступные человеку, даже вооруженному самым тонким инструментом. Новый микроробот, разработанный командой инженеров из Китайской академии наук и Китайского института электроэнергетики предназначен для решения именно таких задач. Он управляется магнитным полем и способен манипулировать крошечными каплями жидкости.
Создание робота началось с уникальной по своему составу смеси магнитных частиц неодима, сахара и химически стабильного полимера. После формования структуру обработали таким образом, чтобы сахар растворился, оставив микроскопические поры и увеличив таким образом площадь поверхности. Завершающим этапом стала плазменная обработка, которая сделала поверхность робота гидрофильной — то есть способной притягивать воду и другие жидкости. В результате получился устойчивый к химическим воздействиям материал, способный эффективно взаимодействовать с различными веществами.
Управлять микророботом с высокой точностью можно при помощи магнитов. В отличие от предыдущих аналогов, которые сталкивались с проблемой слабых магнитных полей и низкой скоростью движения, новая разработка показала себя куда более эффективной. Магнитные частицы усилили отклик робота, но при этом сохранили химическую устойчивость, что особенно важно при работе с агрессивными средами.
Эксперименты продемонстрировали, что робот под действием магнитного поля способен точно входить в каплю жидкости, а затем перемещать ее по поверхности. При медленном движении он может аккуратно соединять две капли, инициируя химическую реакцию. При быстром перемещении — разделять каплю на части. Благодаря высокой мощности магнитов устройство оказалось в 20 раз быстрее аналогичных микророботов, и может перемещать капли объемом до одного миллилитра. При этом разработка остается устойчивой и не теряет своей функциональности даже в контакте с кислотами и другими агрессивными веществами.
По словам одного из авторов проекта, Линь Гуй, главной целью было создание системы, которая могла бы работать быстро и чисто, без остаточных загрязнений. В перспективе ученые планируют дальнейшую миниатюризацию устройства, чтобы оно могло работать с еще меньшими объемами жидкости — в диапазоне нанолитров. Также инженеры рассматривают возможность интеграции в устройство сенсоров, благодаря которым станет возможной точечная доставка лекарств или локализованная очистка загрязнений. Новое поколение микророботов может стать важным элементом автоматизированных лабораторий будущего и полностью изменить существующий подход к проведению микрохимических реакций.
Ранее ученые создали микророботов, которые способны менять форму.
