Chuyên mục: Công nghệ

Robot nano chạy bằng ánh sáng săn lùng và thu thập vi khuẩn

54 phút trước

Nhóm nghiên cứu của Đại học Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU - Đức) do GS Bert Hecht dẫn đầu đã phát triển một giải pháp sử dụng lực do các photon riêng lẻ tạo ra để di chuyển các microdrone.

Các thiết bị này chứa tới 4 anten nano plasmonic. Những anten này hấp thụ ánh sáng có tần số cụ thể, sau đó phát ra ánh sáng đó theo một hướng nhất định. Việc chuyển hướng mỗi photon tạo ra một lực phản hồi nhỏ.

Bởi vì các máy microdrone này có khối lượng rất nhỏ, những lực cực nhỏ đó có thể tạo ra gia tốc và tốc độ đáng kể. Trong công trình nghiên cứu mới nhất, các nhà khoa học đã thu nhỏ kích thước của robot chạy bằng ánh sáng hơn nữa, tạo ra các thiết bị nhỏ hơn một micromet.

Robot nano ở giữa được chiếu sáng tạo ra lực kéo các vi khuẩn xung quanh. Minh họa bởi Jin Qin - nhà khoa học thực nghiệm của nghiên cứu.

Việc đơn giản hóa hệ thống điều khiển là một phần quan trọng để đạt được kích thước đó trong khi vẫn duy trì lực đẩy dựa trên sự giật lùi của photon. Phương pháp điều khiển mới tận dụng các dây anten nano được tích hợp trong robot.

Bằng cách thay đổi sự phân cực của ánh sáng, các nhà nghiên cứu có thể điều khiển hướng mà robot nano hướng tới. Đồng thời, lực phản hồi photon tiếp tục đẩy nó tiến về phía trước, tạo ra một hệ thống lái hoạt động tương tự như hệ thống điều khiển hướng được sử dụng trong các phương tiện lớn hơn.

Nano robot có khả năng di chuyển cực kỳ linh hoạt bên trong chất lỏng.

"Về bản chất, chúng tôi đã chế tạo một robot nano điều khiển bằng ánh sáng rất linh hoạt có khả năng tìm kiếm và thu thập vi khuẩn", Jin Qin, nhà khoa học thực nghiệm chính của nghiên cứu cho biết.

Nano robot hút vi khuẩn và vận chuyển đến vị trí chỉ định nhìn dưới kính hiển vi.

Chúng có thể thực hiện các cú quay 90° cực nhanh, giúp quét các khu vực rộng lớn của mẫu vật một cách có tổ chức và hiệu quả. Chúng cũng có thể chọn lọc thu thập, vận chuyển và thả một lượng lớn vi khuẩn.

Trong điều kiện phòng thí nghiệm được kiểm soát, các robot nano có thể "làm sạch" môi trường vi mô một cách hiệu quả. Chúng thu gom vi khuẩn từ một khu vực và đưa đến những vị trí được lựa chọn cụ thể.

Các robot vẫn hoàn toàn có khả năng điều khiển ngay cả khi mang theo các nhóm vi khuẩn lớn hơn, mặc dù tốc độ của chúng giảm đi phần nào khi chịu tải trọng tăng thêm.

Khả năng này cho thấy tiềm năng ứng dụng trong vi sinh học, nghiên cứu y sinh và thao tác chính xác các vật liệu ở quy mô hiển vi.