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光衍射條件下可運行的微型機器人面世

發布時間:2024-12-05 17:13:59來源: 13041198719

美國康奈爾大學的科學家研制出了迄今已知最小的步行機器人,能在可見光衍射極限下運行。它能夠前往特定位置,如組織樣本內,以普通顯微鏡無法做到的方式進行近距離成像。這是微型機器人技術與衍射光學成像技術“聯姻”的產物。相關論文發表于最新一期《科學》雜志。

研究團隊巧妙地將納米級厚度的機械膜、可編程納米磁鐵,以及衍射光學元件三者結合起來,打造出了這款新型機器人,為以前無法實現的任務開辟了新的解決之道。這些任務包括高分辨率成像、可調諧、移動亞衍射光學,以及超小力感應等。

此前最小步行機器人的直徑介于40微米到70微米之間,但新衍射機器人的直徑僅為2微米到5微米之間。實驗顯示,在磁鐵的精準操控下,這些機器人能像尺蠖一樣在堅硬的表面蠕動,也能在液體中自由“游泳”。較大機器人的行走速度為16微米/秒,而較小機器人的行走速度則高達34微米/秒,均超越以往的微型機器人。

測試結果表明,這款機器人可以輔助超越傳統光學限制的高分辨率成像,具備極高的靈敏度,能夠檢測小至1皮牛(10-12牛)的力。這些卓越的特性使得這款機器人可用于基礎研究(如探索DNA結構),也可被部署在臨床環境中。

團隊強調,最新研究在微型機器人技術和光學工程之間建立了交叉點。這些衍射機器人在運動性能、光學操縱和亞納米力靈敏度探測等方面,均展現出極佳性能。

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