Chuyển động nhờ ánh sáng
Robot có thể chuyển động dưới tác động của ánh sáng và từ tính. Trong tương lai, robot không dây này sẽ có nhiệm vụ thu gom các hạt ô nhiễm trong môi trường chất lỏng xung quanh.
Ngoài ra, chúng cũng có thể thu nhận và vận chuyển tế bào để phân tích trong các thiết bị chẩn đoán. Nghiên cứu này đã được công bố trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Mỹ.
Chia sẻ về robot tí hon, Tiến sĩ Marina Pilz Da Cunha - người trực tiếp tham gia nghiên cứu, cho biết: “Tôi được truyền cảm hứng từ chuyển động của những polyp san hô này, đặc biệt là khả năng tương tác của chúng với môi trường thông qua các dòng chảy tự tạo”.
Thân của các polyp sống tạo ra một chuyển động cụ thể. Từ đó, chúng mang lại dòng điện thu hút các mảnh thức ăn. Sau đó, những xúc tu này cuốn lấy các mảnh thức ăn trôi nổi trong nước.
Robot tí hon không dây có kích thước 1 cm, thân phản ứng với từ tính và các xúc tu phản ứng với ánh sáng. Tiến sĩ Pilz Da Cunha giải thích: “Việc kết hợp hai tác nhân kích thích khác nhau là rất hiếm, vì nó đòi hỏi sự chuẩn bị và lắp ráp vật liệu tinh vi.
Tuy nhiên, việc tạo ra những robot không dây là điều vô cùng thú vị, bởi chúng có thể thực hiện các nhiệm vụ và thay đổi hình dạng phức tạp”. Theo đó, xúc tu của robot di chuyển khi được ánh sáng chiếu vào. Các bước sóng khác nhau sẽ dẫn đến những kết quả khác nhau.
Robot tí hon không dây này có thể hút và thả các vật thể dưới nước. Đây là một tính năng mới của thiết bị chuyển động nhờ ánh sáng này, mà các nhà nghiên cứu đã trình bày hồi đầu năm. Tuy nhiên, robot trên cạn sẽ không thể hoạt động dưới nước, vì các polymer tạo nên thiết bị này hoạt động thông qua những hiệu ứng quang nhiệt. Nhiệt lượng do ánh sáng tạo ra sẽ cung cấp năng lượng cho robot, thay vì chính ánh sáng.
“Nhiệt tản ra trong nước, khiến robot không thể được điều khiển dưới nước”, Tiến sĩ Pilz Da Cunha lý giải. Do đó, nhà khoa học này đã phát triển một vật liệu polyme hiệu ứng quang học, chỉ chuyển động dưới tác động của ánh sáng, thay vì nhiệt.
Bên cạnh việc hoạt động dưới nước, thiết bị này còn có thể giữ nguyên hình dạng sau khi được kích hoạt bởi ánh sáng. Trong khi vật liệu quang nhiệt ngay lập tức trở lại hình dạng ban đầu sau khi loại bỏ các kích thích, thì phân tử trong vật liệu quang cơ thực sự chuyển sang trạng thái mới. Điều này cho phép robot duy trì hình dạng ổn định khác nhau trong một thời gian dài hơn.
“Điều đó giúp robot điều khiển trục cánh tay. Khi một khi thứ gì đó bị hút, robot có thể tiếp tục giữ chúng cho đến khi được ánh sáng chiếu vào một lần nữa. Khi đó, robot sẽ nhả thứ đó ra”, bà Pilz Da Cunha cho hay.
Hút lưu lượng
Một nam châm quay với tốc độ 300 vòng/phút được đặt bên dưới thiết bị có tác dụng tạo ra chuyển động quay của cuống polyp nhân tạo. Chuyển động này tạo ra một dòng xoáy hút các mục tiêu lơ lửng trong nước về phía robot.
“Do đó, có thể thực sự di chuyển các vật nổi trong nước về phía khối polyp. Chúng tôi đã thử nghiệm để robot tí hon hút các giọt dầu”, Tiến sĩ Pilz Da Cunha nói.
Thực tế, vị trí của các xúc tu có ảnh hưởng đến dòng chất lỏng. Bà Pilz Da Cunha giải thích: “Các mô phỏng trên máy tính, với những vị trí xúc tu khác nhau, cuối cùng đã giúp chúng tôi hiểu và biết chính xác chuyển động của thân robot. Từ đó, giúp robot hút các giọt dầu về phía xúc tu”.
Bên cạnh đó, một ưu điểm khác của robot này là chúng có thể hoạt động độc lập với thành phần của chất lỏng xung quanh. Các nhà nghiên cứu cho rằng, đây là phản ứng khá độc đáo. Bởi lẽ, vật liệu phản ứng kích thích chủ yếu được sử dụng cho các ứng dụng dưới nước ngày nay - hydrogel, rất nhạy cảm với môi trường của chúng. Do đó, hydrogel hoạt động khác nhau trong nước bị ô nhiễm.
“Robot của chúng tôi cũng hoạt động theo cách tương tự trong nước mặn hoặc nước có chất gây ô nhiễm. Trên thực tế, trong tương lai, robot mini có thể lọc chất gây ô nhiễm ra khỏi nước bằng cách bắt chúng bằng các xúc tu”, nhà nghiên cứu Pilz Da Cunha nhấn mạnh.
Tiến sĩ Pilz Da Cunha và các đồng nghiệp đang thực hiện bước tiếp theo, giúp nhiều robot tí hon có thể hoạt động cùng nhau. Nữ tiến sĩ cũng bày tỏ hy vọng rằng, robot sẽ nhận ra sự di chuyển của các hạt. Từ đó, robot polyp sẽ truyền vật sang cho nhau.
Việc chế tạo ra robot có khả năng bơi lội cũng là một trong những mong muốn của bà Pilz Da Cunha. Hiện tại, nhà nghiên cứu đang nghĩ đến các ứng dụng y sinh, như chụp tế bào cụ thể. Để đạt được điều này, các nhà nghiên cứu vẫn phải làm việc trên các bước sóng mà vật liệu đáp ứng.
“Tia UV ảnh hưởng đến các tế bào và độ thâm nhập sâu vào cơ thể người bị hạn chế. Ngoài ra, tia UV có thể làm hỏng chính robot, khiến độ bền của nó giảm. Vì vậy, chúng tôi muốn tạo ra một robot không cần tia UV làm tác nhân kích thích”, Tiến sĩ Pilz Da Cunha kết luận.
