Различные группы ученых и инженеров за последние годы добились значительных успехов в деле создания микророботов, размеры которых сопоставимы с размерами живых клеток и которые способны действовать как крошечные хирургические инструменты. Однако, миниатюрные размеры этих устройств определяют целый ряд трудностей, связанных с технологиями управления их действиями. Большинство таких микророботов управляется при помощи внешних магнитных полей, а исследователи из Института интеллектуальных систем Макса Планка, возглавляемые Клеменсом Бехингером (Clemens Bechinger), разработали микророботов, подражающих тому, как некоторые из видов микроорганизмов всегда движутся по направлению к источнику света.
Фототаксис (Phototaxis) — это один из самых распространенных видов поведения в мире животных и растений. Одним из ярких примеров фототаксиса являются ночные бабочки и комары, вьющиеся вокруг горящего уличного фонаря. Однако фототаксис может оказывать и противоположное действие — достаточно только представить себе разбегающихся в разные стороны тараканов при включении света в номере самого дешевого мотеля.
То, что делает фототаксис настолько привлекательным для робототехников — это простые принципы поведения, основанные на интенсивности света. Некоторых из живых существ влечет к источникам света, другие же всеми силами стараются их избегать, а третьи — ищут области, освещенность в которых находится лишь в строго определенных рамках. Используя все эти принципы, ученые из Германии создали микророботов, способных не только двигаться в сторону источника света, но и удаляться от него или перемешиваться в определенной области пространства.
Для того, чтобы реализовать вышеупомянутые простые принципы поведения живые микроорганизмы используют достаточно сложные механизмы. Главную роль здесь играет возможность ощущать и реагировать на свет с определенными характеристиками, однако, эту возможность практически невозможно реализовать на уровне микроскопического робота. Микророботы нисколько не напоминают не то, что обычных роботов, но и даже бактерии. По сути они представляют собой стеклянные микросферы, размером в несколько тысячных долей миллиметра, одно полушарие которых покрыто черным красителем на основе сажи.
Эти микророботы, помещены в водный раствор определенных органических веществ, которые отделяются от воды под воздействием высокой температуры. Когда свет равномерно освещает эти «двуликие» частицы, их черная сторона нагревается больше, чем другая. Раствор возле нагретой стороны расщепляется и возникают силы поверхностного натяжения, пытающиеся восстановить баланс, которые двигают частицу в направлении ее прозрачной стороны.
Несмотря на то, что ученым уже удалось заставить такие частицы двигаться, им придется еще немало потрудиться, прежде чем такое движение начнет обретать строго упорядоченный характер. Сейчас же при освещении микророботов, они продвигаются в нужном направлении на одну десятую миллиметра, после чего они начинают «разбегаться» как тараканы в разные стороны. Однако, если ученым удастся создать градиент света, падающего на каждого микроробота, эти микророботы будут упорядоченно двигаться в направлении к источнику света. А если созданный градиент изменить на обратный, то частицы начнут вращаться на одном месте.
Сейчас ученые занимаются проблемой создания «световой картины», содержащей концентрические и параллельные области с низкой и высокой интенсивностью. Микроробоы, подвергнутые воздействию света внутри такой «картины» смогут двигаться в заданном направлении на большие расстояния, нежели сейчас. Кроме этого, ученые планируют добавить к микророботам некоторые химические компоненты, которые позволят им самим искать злокачественные клетки в теле и выпускать там строго определенные дозы препаратов, используемых для химиотерапии.
Источник:
