這些微型車輛是由你永遠無法猜到的東西驅動的

1959年，著名理論物理學家理查德·費曼，幻想關于一個未來，微型機器人在我們的血液中游動，修復我們的內(nèi)部或在它們前進時輸送藥物。

六十五年后，科學家們正在逐漸接近這一現(xiàn)實。

東京大學的工程師現(xiàn)在已經(jīng)找到了一種方法，可以在不需要外部電源的情況下將微小的微觀結構電動化。

解決方案是什么？一群自由移動的單細胞生物拴在一輛“戰(zhàn)車”上，就像一匹矮小的馬。

這項研究不僅僅是對可愛的追求，盡管它看起來和聽起來一樣可愛。到目前為止，設計的“微型機器人”的問題之一是，由于如此之小，像血液這樣的液體可以承受糖蜜的粘度。

這使得機器人更難移動，這就是科學家們嘗試的原因多年來，現(xiàn)在一直在創(chuàng)造微型電機足夠強大，可以更輕松地推動此類結構。

利用綠藻的快速游泳能力萊茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii），日本的工程師們提出了一個獨特的解決方案。

每個單元格萊茵哈德蒂梭菌寬度只有 10 微米，這是一個拖船 Benchy 大小的三分之一– 世界上最小的船，2020 年3D打印。

然而，它們可以拉動比自己個體尺寸大五倍的機器——“為復雜微型機器的開發(fā)開辟了一個全新的可能性領域”，機器的設計者說說.

藻類，它們是被認為是安全的對于人類消費，由兩個鞭毛提供動力，以類似于蛙泳的方式推動每個單元向前。

被困在一個專門設計的類似韁繩的籃子里，牢房的鞭毛伸出前方，使其能夠在劃槳時將車輛的其余部分拖到后面。

與其他不同微電機科學家們設計的 - 通常依賴于外部電源，如磁場或電場 - 像這樣的活電機萊茵哈德蒂梭菌可以自主移動。

主要作者Haruka Oda和他的同事設計了兩種不同的3D打印塑料車輛，供藻類操縱，每個車輛的寬度在50到60微米之間。從這個角度來看，人類頭發(fā)的平均厚度約為 100 微米。

其中一臺微型機器被稱為“踏板車”。它有兩個籃子，用于捕獲兩個藻類細胞，它們都面向相同的方向，并與后面的“戰(zhàn)車”相連。

在沒有提示的情況下，萊茵哈德蒂梭菌在每個駕駛艙中占據(jù)他們的位置。

研究人員驚訝地發(fā)現(xiàn)，即使每個籃子都被占用，踏板車也不會直線移動。相反，它以復雜的方式旋轉和轉動。它甚至做了 15 個后空翻和 10 個滾動動作。

另一種形狀的車輛，稱為“旋轉器”，移動得更平穩(wěn)。它設計有四個籃子，所有籃子都指向同一方向，并通過輻條連接成輪狀結構。

四個籃子中的每一個都有一個藻類細胞，該結構以每秒 20 到 40 微米的平均速度“旋轉”，有點像微觀狂歡節(jié)的騎行。

C.萊因哈德蒂在沒有阻礙的情況下可以達到每秒100微米的速度，因此研究人員現(xiàn)在正試圖看看他們是否可以使這些微型機器移動得更快，更精確。

Rotator的尺寸只有56微米，比之前設計的另一款微型車輛大五倍，后者是2017年制作的由自行式細菌提供動力。然而，與藻類不同的是，這些細菌的速度必須由一種特殊的光調制器來控制。

“這里開發(fā)的方法不僅可用于可視化藻類的單個運動，而且還可用于開發(fā)一種工具，該工具可以在受限條件下分析它們的協(xié)調運動，”說Shoji Takeuchi，負責監(jiān)督該項目。

“這些方法有可能在未來發(fā)展成為一種技術，可用于水生環(huán)境中的環(huán)境監(jiān)測，以及使用微生物進行物質運輸，例如在水中移動污染物或營養(yǎng)物質。

有朝一日，這些研究方向甚至可以實現(xiàn)費曼的夢想，即微型機器人在由生命本身提供動力的液體環(huán)境中，如血液，運送“小貨物”，如藥品。

該研究發(fā)表在小.

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