Forskare har utnyttjat de senaste nanotillverkningsteknikerna för att skapa buggformade robotar som drivs trådlöst, kunna gå, kan överleva tuffa miljöer och tillräckligt liten för att injiceras genom en vanlig injektionsnål.

"När jag var liten, Jag minns att jag tittade i ett mikroskop, och se allt det här galna som pågår. Nu bygger vi saker som är aktiva i den storleken. Vi behöver inte bara titta på den här världen. Du kan faktiskt spela i den, sa Marc Miskin, som utvecklade nanotillverkningsteknikerna tillsammans med sina kollegor professorerna Itai Cohen och Paul McEuen och forskaren Alejandro Cortese vid Cornell University medan Miskin var postdoc i laboratoriet för atom- och fasta tillståndets fysik där. I januari, han blev biträdande professor i el- och systemteknik vid University of Pennsylvania.

Miskin kommer att presentera sin mikroskopiska robotforskning om denna vecka vid American Physical Society March Meeting i Boston. Han kommer också att delta i en presskonferens som beskriver arbetet. Information för att logga in för att titta och ställa frågor på distans finns i slutet av detta pressmeddelande.

Ursprunget till mikrorobotarna

Under de senaste åren har Miskin och forskarkollegor utvecklade en nanotillverkningsteknik i flera steg som förvandlar en 4-tums specialiserad kiselwafer till en miljon mikroskopiska robotar på bara några veckor. Varje 70 mikron lång (ungefär bredden av ett mycket tunt människohår), robotarnas kroppar är gjorda av ett supertunt rektangulärt skelett av glas toppat med ett tunt lager kisel i vilket forskarna etsar in dess elektronikkontrollkomponenter och antingen två eller fyra kiselsolceller – den rudimentära motsvarigheten till en hjärna och organ.

"Den riktigt höga förklaringen till hur vi gör dem är att vi tar teknologi som utvecklats av halvledarindustrin och använder den för att göra små robotar, sa Miskin.

Var och en av en robots fyra ben är bildade av ett dubbelskikt av platina och titan (eller alternativt, grafen). Platina appliceras med hjälp av atomskiktsavsättning. "Det är som att måla med atomer, " sa Miskin. Platina-titanskiktet skärs sedan i varje robots fyra 100-atomer tjocka ben.

"Benen är superstarka, " sa han. "Varje robot bär en kropp som är 1, 000 gånger tjockare och väger ungefär 8, 000 gånger mer än varje ben."

Forskarna lyser med en laser på en av en robots solceller för att driva den. Detta gör att platina i benet expanderar, medan titanet förblir styvt i sin tur, får lemmen att böjas. Robotens gång genereras eftersom varje solcell orsakar alternativ sammandragning eller avslappning av fram- eller bakbenen.

Forskarna såg första gången en robots ben röra sig flera dagar före jul 2017. "Benet ryckte bara lite, " mindes Miskin. "Men det var det första proof of concept - det här kommer att fungera!"

Team på Cornell och Pennsylvania arbetar nu med smarta versioner av robotarna med sensorer ombord, klockor och kontroller.

Den nuvarande laserkraftkällan skulle begränsa robotens kontroll till en nagelbredd in i vävnaden. Så Miskin funderar på nya energikällor, inklusive ultraljud och magnetfält, som skulle göra det möjligt för dessa robotar att göra otroliga resor i människokroppen för uppdrag som läkemedelsleverans eller kartläggning av hjärnan.

"Vi fick reda på att du kan injicera dem med en spruta och de överlever – de är fortfarande intakta och funktionella – vilket är ganska coolt, " han sa.