Hajszálból készített egy kis akkumulátort

TPO – Kutatók kifejlesztettek egy hajszálvékony akkumulátort, amely akár írásjelek méretű robotokat is képes működtetni.

Egy apró akkumulátor működteti a robotot (Fotó: Michael Strano)

Egy cink-levegő akkumulátor oxigént köt meg a környező környezetből, és egy kis mennyiségű cinket oxidál, ez a reakció 1 voltot képes generálni. Ez az energia ezután egy érzékelőt vagy egy kis robotkart képes működtetni, amely képes egy tárgyat, például az inzulint közvetlenül a cukorbeteg sejtjeibe emelni és leengedni.

Bár már régóta tervezik a mikroszkopikus robotok használatát gyógyszerek testbe juttatására, az energiaellátásuk továbbra is nehéz probléma.

Sok jelenlegi kialakítás napenergiával működik, ami azt jelenti, hogy napfénynek kell kitenni őket, vagy lézerrel kell vezérelni őket. De egyik sem tud mélyen behatolni a testbe, mivel mindig fényforráshoz kell csatlakoztatni őket.

„Ha azt szeretnénk, hogy egy mikrorobot olyan helyekre is be tudjon jutni, ahová az emberek nem, akkor nagyobb fokú autonómiával kell rendelkeznie” – mondta Michael Strano, a tanulmány vezető szerzője, az MIT vegyészmérnöke.

Az akkumulátor mérete 0,01 milliméter.

Ez az egyik legkisebb valaha feltalált elem. 2022-ben német kutatók leírtak egy milliméter méretű elemet, amely elfér egy mikrochipen. Strano és csapata eleme körülbelül tízszer kisebb, mindössze 0,1 milliméter hosszú és 0,002 milliméter vastag. (Egy átlagos emberi hajszál vastagsága körülbelül 0,1 milliméter.)

Az akkumulátor két részből áll, egy cink- és egy platina-elektródából. Ezek egy SU-8 nevű polimerbe vannak ágyazva. Amikor a cink reakcióba lép a levegő oxigénjével, oxidációs reakciót hoz létre, amely elektronokat szabadít fel. Ezek az elektronok a platina-elektródához áramlanak.

Az akkumulátorokat fotolitográfiának nevezett eljárással állítják elő, amely fényérzékeny anyagokat használ nanométer méretű minták szilíciumlapkákra való átvitelére. Ezt a módszert általában félvezetők gyártására használják. Strano és kollégái a Science Robotics folyóiratban jelentették, hogy gyorsan 10 000 akkumulátort lehet „nyomtatni” minden szilíciumlapra.

Az új tanulmányban a kutatók egy vezetéket használtak arra, hogy ezeket az apró akkumulátorokat a Strano laboratóriumában szintén kifejlesztett mikrorobotokhoz kössék. Tesztelték az akkumulátor memristor tápellátására való képességét.

Egy mikroakkumulátort is használtak egy óra áramkör működtetésére, amely lehetővé teszi a robot számára az idő nyomon követését, valamint két nanoméretű érzékelő működtetésére, az egyik szén nanocsövekből, a másik molibdén-diszulfidból készült. Az ilyen mikroérzékelőket csövekbe vagy más nehezen elérhető helyekre is be lehetne dobni, mondták a kutatók.

A csapat elemeket is használt az egyik mikrorobot karjának mozgatásához. Ezek az apró motorok lehetővé tehetik az orvosi robotok számára, hogy a testben dolgozzanak, és egy adott időben vagy helyen adagolják a gyógyszereket.

Ha Csu

A Live Science szerint