बड़े पैमाने पर सेल के आकार के रोबोट का उत्पादन कैसे करें I: MIT की तकनीक से छोटी हो सकती है, पर्यावरण के लिए स्व-संचालित उपकरण, औद्योगिक, या चिकित्सा निगरानी.

एमआईटी में शोधकर्ताओं द्वारा विकसित एक नई विधि का उपयोग करके छोटे रोबोटों को सेल से बड़ा नहीं बनाया जा सकता है. सूक्ष्म यंत्र, जिसे टीम "सिंकल्स" कहती है (सिंथेटिक कोशिकाओं के लिए छोटा), अंततः इसका उपयोग तेल या गैस पाइपलाइन के अंदर स्थितियों की निगरानी के लिए किया जा सकता है, या रक्तधारा में तैरते हुए बीमारी का पता लगाना.

यह तस्वीर ग्राफीन शीट पर वृत्त दिखाती है जहां शीट को गोल पोस्टों की एक श्रृंखला पर लपेटा गया है, तनाव पैदा करना जिसके कारण ये डिस्क शीट से अलग हो जाएंगी. शीट के पार की ग्रे पट्टी तरल है जिसका उपयोग डिस्क को सतह से उठाने के लिए किया जाता है. छवि: फ़ेलिस फ़्रैंकेल

बड़ी मात्रा में ऐसे छोटे उपकरण बनाने की कुंजी उस विधि में निहित है जिसे टीम ने परमाणु-पतली की प्राकृतिक फ्रैक्चरिंग प्रक्रिया को नियंत्रित करने के लिए विकसित किया है।, भंगुर सामग्री, फ्रैक्चर लाइनों को निर्देशित करना ताकि वे पूर्वानुमानित आकार और आकार के छोटे-छोटे पॉकेट्स का निर्माण कर सकें. इन जेबों के अंदर इलेक्ट्रॉनिक सर्किट और सामग्रियां अंतर्निहित होती हैं जिन्हें एकत्र किया जा सकता है, अभिलेख, और आउटपुट डेटा.

नवीन प्रक्रिया, "ऑटोपरफोरेशन" कहा जाता है,जर्नल में आज प्रकाशित एक पेपर में इसका वर्णन किया गया है प्रकृति सामग्री, एमआईटी प्रोफेसर माइकल स्ट्रानो द्वारा, पोस्टडॉक पिंगवेई लियू, स्नातक छात्र अल्बर्ट लियू, और एमआईटी में आठ अन्य.

यह प्रणाली कार्बन के द्वि-आयामी रूप का उपयोग करती है जिसे ग्राफीन कहा जाता है, जो छोटे सिंकल्स की बाहरी संरचना बनाता है. सामग्री की एक परत सतह पर बिछाई जाती है, फिर एक बहुलक सामग्री के छोटे बिंदु, उपकरणों के लिए इलेक्ट्रॉनिक्स युक्त, एक इंकजेट प्रिंटर के परिष्कृत प्रयोगशाला संस्करण द्वारा जमा किए जाते हैं. फिर, शीर्ष पर ग्राफीन की दूसरी परत बिछाई जाती है.

नियंत्रित फ्रैक्चरिंग

लोग ग्राफीन के बारे में सोचते हैं, एक अति पतली लेकिन बेहद मजबूत सामग्री, "फ्लॉपी" होने के नाते,लेकिन यह वास्तव में भंगुर है, स्ट्रानो बताते हैं. लेकिन उस भंगुरता को एक समस्या मानने के बजाय, टीम को पता चला कि इसका उपयोग उनके लाभ के लिए किया जा सकता है.

“हमने पाया कि आप भंगुरता का उपयोग कर सकते हैं,स्ट्रेंज कहते हैं, कार्बन पी कौन है?. एमआईटी में केमिकल इंजीनियरिंग के डब्स प्रोफेसर. “यह उल्टा है. इस काम से पहले, यदि आपने मुझसे कहा कि आप किसी सामग्री को नैनोस्केल पर उसके आकार को नियंत्रित करने के लिए खंडित कर सकते हैं, मैं अविश्वसनीय होता।”

लेकिन नई प्रणाली यही करती है. यह फ्रैक्चरिंग प्रक्रिया को नियंत्रित करता है ताकि सामग्री के यादृच्छिक टुकड़े उत्पन्न न हों, किसी टूटी हुई खिड़की के अवशेष की तरह, यह एक समान आकार और माप के टुकड़े तैयार करता है. “हमने जो पाया वह यह है कि आप फ्रैक्चर को निर्देशित करने के लिए एक तनाव क्षेत्र लगा सकते हैं, और आप उसका उपयोग नियंत्रित निर्माण के लिए कर सकते हैं,अजीब कहते हैं.

जब ग्राफीन की ऊपरी परत को पॉलिमर डॉट्स की श्रृंखला के ऊपर रखा जाता है, जो गोल स्तंभ आकार बनाते हैं, वे स्थान जहां ग्राफीन स्तंभों के गोल किनारों पर लिपटा होता है, सामग्री में उच्च तनाव की रेखाएं बनाते हैं. जैसा कि अल्बर्ट लियू इसका वर्णन करते हैं, “कल्पना कीजिए कि एक मेज़पोश एक गोलाकार मेज़ की सतह पर धीरे-धीरे गिर रहा है. कोई भी टेबल के किनारों की ओर विकसित हो रहे गोलाकार खिंचाव को बहुत आसानी से देख सकता है, और यह बिल्कुल वैसा ही है जैसा तब होता है जब ग्राफीन की एक सपाट शीट इन मुद्रित बहुलक स्तंभों के चारों ओर मुड़ जाती है।

नतीजतन, फ्रैक्चर ठीक उन सीमाओं के साथ केंद्रित हैं, अजीब बात है वह कहता है. “और फिर कुछ बहुत आश्चर्यजनक घटित होता है: ग्राफीन पूरी तरह से टूट जाएगा, लेकिन फ्रैक्चर को खंभे की परिधि के आसपास निर्देशित किया जाएगा। नतीजा साफ-सुथरा है, ग्राफीन का गोल टुकड़ा जो देखने में ऐसा लगता है जैसे इसे सूक्ष्म छिद्र पंच द्वारा सफाई से काटा गया हो.

क्योंकि ग्राफीन की दो परतें होती हैं, पॉलिमर खंभों के ऊपर और नीचे, दोनों परिणामी डिस्क अपने किनारों पर चिपककर एक छोटी पिटा ब्रेड पॉकेट जैसी चीज़ बनाती हैं, पॉलिमर के साथ अंदर सीलबंद. “और यहां फायदा यह है कि यह अनिवार्य रूप से एक ही कदम है,सूक्ष्म रोबोटिक उपकरण बनाने की कोशिश के लिए अन्य प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक कई जटिल क्लीन-रूम चरणों के विपरीत, अजीब बात है वह कहता है.

शोधकर्ताओं ने ग्राफीन के अलावा अन्य द्वि-आयामी सामग्रियों को भी दिखाया है, जैसे मोलिब्डेनम डाइसल्फ़ाइड और हेक्सागोनल बोरोनिट्राइड, ठीक वैसे ही काम करो.

कोशिका जैसे रोबोट

इसका आकार मानव लाल रक्त कोशिका के आकार से लेकर होता है, के बारे में 10 माइक्रोमीटर भर में, के बारे में करने के लिए ऊपर 10 उस आकार का गुना, ये छोटी वस्तुएं "एक जीवित जैविक कोशिका की तरह दिखने और व्यवहार करने लगती हैं. असल में, एक माइक्रोस्कोप के तहत, आप संभवतः अधिकांश लोगों को यह विश्वास दिला सकते हैं कि यह एक कोशिका है,अजीब कहते हैं.

यह कार्य आगे चलता रहता है पहले का शोध स्ट्रानो और उनके छात्रों द्वारा सिंकल्स विकसित करने पर जो उनकी सतह पर सेंसर का उपयोग करके उनके आसपास के रसायन विज्ञान या अन्य गुणों के बारे में जानकारी एकत्र कर सकते हैं, और बाद में पुनर्प्राप्ति के लिए जानकारी संग्रहीत करें, उदाहरण के लिए पाइपलाइन के एक छोर में ऐसे कणों के झुंड को इंजेक्ट करना और इसके अंदर की स्थितियों के बारे में डेटा प्राप्त करने के लिए उन्हें दूसरे छोर पर पुनः प्राप्त करना. जबकि नए सिंकसेल में अभी तक पहले वाले जितनी क्षमताएं नहीं हैं, उन्हें व्यक्तिगत रूप से इकट्ठा किया गया था, जबकि यह कार्य ऐसे उपकरणों का आसानी से बड़े पैमाने पर उत्पादन करने का एक तरीका प्रदर्शित करता है.

औद्योगिक या बायोमेडिकल निगरानी के लिए सिंकल्स के संभावित उपयोग के अलावा, जिस तरह से छोटे उपकरण बनाए जाते हैं वह अपने आप में बड़ी संभावनाओं वाला एक नवाचार है, अल्बर्ट लियू के अनुसार. “उत्पादन विधि के रूप में नियंत्रित फ्रैक्चर का उपयोग करने की इस सामान्य प्रक्रिया को कई लंबाई के पैमाने पर बढ़ाया जा सकता है," वह कहते हैं. बाधाओं को देखते हुए हमें इसे व्यापक पैमाने पर लागू करने के लिए दूर करना होगा[इसका संभावित रूप से उपयोग किया जा सकता है] अनिवार्य रूप से पसंद की कोई भी 2-डी सामग्री, सैद्धांतिक रूप से भविष्य के शोधकर्ताओं को अन्य विषयों में अनुप्रयोगों के लिए इन परमाणु रूप से पतली सतहों को किसी भी वांछित आकार या रूप में तैयार करने की अनुमति मिलती है।

यह है, अल्बर्ट लियू कहते हैं, "बड़े पैमाने पर स्टैंड-अलोन एकीकृत माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स का उत्पादन करने के लिए अभी उपलब्ध एकमात्र तरीकों में से एक" जो स्वतंत्र रूप से कार्य कर सकता है, फ्री-फ़्लोटिंग डिवाइस. अंदर के इलेक्ट्रॉनिक्स की प्रकृति पर निर्भर करता है, उपकरणों को चलने-फिरने की क्षमता प्रदान की जा सकती है, विभिन्न रसायनों या अन्य मापदंडों का पता लगाना, और मेमोरी भंडारण.

ऐसे सेल-आकार के रोबोटिक उपकरणों के लिए संभावित नए अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है, अजीब कहते हैं, जिन्होंने शॉन वॉल्श के साथ सह-लेखक एक पुस्तक में ऐसे कई संभावित उपयोगों का विवरण दिया है, सेना अनुसंधान प्रयोगशालाओं के एक विशेषज्ञ, इस विषय पर, बुलाया “रोबोटिक सिस्टम और स्वायत्त प्लेटफ़ॉर्म," जिसे इस महीने एल्सेवियर प्रेस द्वारा प्रकाशित किया जा रहा है.

एक प्रदर्शन के रूप में, टीम ने एम अक्षर "लिखा"।, मैं, और टी को एक सिंकसेल के भीतर एक मेमोरी ऐरे में, जो सूचना को विद्युत चालकता के विभिन्न स्तरों के रूप में संग्रहीत करता है. इस जानकारी को विद्युत जांच का उपयोग करके "पढ़ा" जा सकता है, यह दर्शाता है कि सामग्री इलेक्ट्रॉनिक मेमोरी के रूप में कार्य कर सकती है जिसमें डेटा लिखा जा सकता है, पढ़ना, और इच्छानुसार मिटा दिया गया. यह बिजली की आवश्यकता के बिना भी डेटा को बरकरार रख सकता है, बाद में जानकारी एकत्र करने की अनुमति देना. शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया है कि कण पानी में तैरते हुए भी कई महीनों तक स्थिर रहते हैं, जो इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए एक कठोर विलायक है, स्ट्रानो के अनुसार.

“मुझे लगता है कि यह माइक्रो के लिए एक बिल्कुल नया टूलकिट खोलता है- और नैनोफैब्रिकेशन," वह कहते हैं.

डेनियल गोल्डमैन, जॉर्जिया टेक में भौतिकी के प्रोफेसर, जो इस काम से जुड़ा नहीं था, कहते हैं, "प्रोफेसर स्ट्रानो के समूह द्वारा विकसित तकनीकों में सूक्ष्म बुद्धिमान उपकरण बनाने की क्षमता है जो उन कार्यों को एक साथ पूरा कर सकते हैं जिन्हें कोई भी एक कण अकेले पूरा नहीं कर सकता है।"

स्रोत:

एचटीटीपी://news.mit.edu, डेविड एल द्वारा. दुकानदार