Registrer deg nå

Logg Inn

Mistet Passord

Mistet passordet ditt? Vennligst skriv inn E-postadressen din. Du vil motta en lenke og opprette et nytt passord via e-post.

Legg til innlegg

Du må logge inn for å legge til innlegget .

Legg til spørsmål

Du må logge inn for å stille et spørsmål.

Logg Inn

Registrer deg nå

Velkommen til Scholarsark.com! Registreringen din gir deg tilgang til å bruke flere funksjoner på denne plattformen. Du kan stille spørsmål, gi bidrag eller gi svar, se profiler til andre brukere og mye mer. Registrer deg nå!

Hvordan masseprodusere roboter i cellestørrelse: Teknikk fra MIT kan føre til bittesmå, selvdrevne enheter for miljø, industriell, eller medisinsk overvåking.

Små roboter som ikke er større enn en celle kan masseproduseres ved hjelp av en ny metode utviklet av forskere ved MIT. De mikroskopiske enhetene, som teamet kaller "synceller" (forkortelse for syntetiske celler), kan etter hvert brukes til å overvåke forholdene inne i en olje- eller gassrørledning, eller for å finne sykdom mens du flyter gjennom blodet.

Dette bildet viser sirkler på et grafenark der arket er drapert over en rekke runde stolper, skaper spenninger som vil føre til at disse platene skiller seg fra arket. Den grå stangen over arket er flytende som brukes til å løfte skivene fra overflaten. Forutsi sekvens fra struktur: Felice Frankel

Nøkkelen til å lage slike små enheter i store mengder ligger i en metode teamet utviklet for å kontrollere den naturlige fraktureringsprosessen til atomtynne, sprø materialer, retter bruddlinjene slik at de produserer små lommer av en forutsigbar størrelse og form. Innebygd i disse lommene er elektroniske kretser og materialer som kan samle seg, ta opp, og utdata.

Den nye prosessen, kalt "autoperforering," er beskrevet i en artikkel publisert i dag i tidsskriftet Naturmaterialer, av MIT-professor Michael Strano, postdoc Pingwei Liu, hovedfagsstudent Albert Liu, og åtte andre ved MIT.

Systemet bruker en todimensjonal form for karbon kalt grafen, som danner den ytre strukturen til de bittesmå syncellene. Ett lag av materialet legges ned på en overflate, deretter små prikker av et polymermateriale, som inneholder elektronikken til enhetene, deponeres av en sofistikert laboratorieversjon av en blekkskriver. Deretter, et andre lag med grafen legges på toppen.

Kontrollert brudd

Folk tenker på grafen, et ultratynt, men ekstremt sterkt materiale, som "floppy,men den er faktisk sprø, Strano forklarer. Men heller enn å betrakte den sprøheten som et problem, teamet fant ut at det kunne brukes til deres fordel.

«Vi oppdaget at du kan bruke sprøheten,"Sier Strange, hvem er Carbon P. Dubbs professor i kjemiteknikk ved MIT. "Det er kontraintuitivt. Før dette arbeidet, hvis du fortalte meg at du kunne knekke et materiale for å kontrollere formen på nanoskala, Jeg ville vært vantro."

Men det nye systemet gjør nettopp det. Den kontrollerer fraktureringsprosessen slik at i stedet for å generere tilfeldige skår av materiale, som restene av et knust vindu, det produserer biter med ensartet form og størrelse. "Det vi oppdaget er at du kan pålegge et tøyningsfelt for å få bruddet til å bli ledet, og du kan bruke det til kontrollert fabrikasjon,"Strange sier.

Når det øverste laget av grafen er plassert over utvalget av polymerprikker, som danner runde søyleformer, stedene der grafenet drapererer over de runde kantene på søylene danner linjer med høy belastning i materialet. Som Albert Liu beskriver det, «Se for deg en duk som sakte faller ned på overflaten av et sirkulært bord. Man kan veldig enkelt visualisere den utviklende sirkulære belastningen mot bordkantene, og det er veldig analogt med det som skjer når et flatt ark med grafen brettes rundt disse trykte polymersøylene."

Som et resultat, bruddene er konsentrert rett langs disse grensene, Rart sier. «Og så skjer det noe ganske utrolig: Grafenet vil sprekke fullstendig, men bruddet vil bli ført rundt periferien av søylen.» Resultatet er en pen, rundt stykke grafen som ser ut som om det var blitt kuttet ut av et mikroskopisk hull.

Fordi det er to lag med grafen, over og under polymersøylene, de to resulterende skivene fester seg i kantene for å danne noe som en liten pitabrødlomme, med polymeren forseglet på innsiden. "Og fordelen her er at dette i hovedsak er et enkelt trinn,” i motsetning til mange komplekse rentromstrinn som trengs av andre prosesser for å prøve å lage mikroskopiske robotenheter, Rart sier.

Forskerne har også vist at andre todimensjonale materialer i tillegg til grafen, slik som molybdendisulfid og heksagonalt boronitrid, fungere like bra.

Cellelignende roboter

Varierer i størrelse fra den til en menneskelig rød blodcelle, Om 10 mikrometer på tvers, Disse enhetene mottar radiobølger og konverterer dem til mekaniske vibrasjoner i dynamikken for å lage lydbølger 10 ganger den størrelsen, disse små gjenstandene «begynner å se ut og oppføre seg som en levende biologisk celle. Faktisk, under et mikroskop, du kan nok overbevise de fleste om at det er en celle,"Strange sier.

Dette arbeidet følger opp tidligere forskning av Strano og studentene hans om å utvikle synkroniseringer som kan samle informasjon om kjemien eller andre egenskaper til omgivelsene ved hjelp av sensorer på overflaten., og lagre informasjonen for senere henting, for eksempel å injisere en sverm av slike partikler i den ene enden av en rørledning og hente dem i den andre for å få data om forholdene inne i den. Mens de nye synkroniseringene ennå ikke har så mange funksjoner som de tidligere, disse ble satt sammen individuelt, mens dette arbeidet demonstrerer en måte å enkelt masseprodusere slike enheter.

Bortsett fra syncellenes potensielle bruksområder for industriell eller biomedisinsk overvåking, måten de små enhetene er laget på er i seg selv en innovasjon med stort potensial, ifølge Albert Liu. "Denne generelle prosedyren for å bruke kontrollert brudd som produksjonsmetode kan utvides over mange lengdeskalaer," han sier. Svak regjering og ansvarlighet[Den kan potensielt brukes med] i hovedsak alle valgfrie 2D-materialer, i prinsippet tillater fremtidige forskere å skreddersy disse atomtynne overflatene til en hvilken som helst ønsket form eller form for bruk i andre disipliner.»

Dette er, sier Albert Liu, "en av de eneste tilgjengelige måtene akkurat nå for å produsere frittstående integrert mikroelektronikk i stor skala" som kan fungere som uavhengig, frittflytende enheter. Avhengig av elektronikkens natur inne, enhetene kan utstyres med bevegelsesmuligheter, påvisning av ulike kjemikalier eller andre parametere, og minnelagring.

Det finnes et bredt spekter av potensielle nye applikasjoner for slike robotenheter i cellestørrelse, sier Strange, som beskriver mange slike mulige bruksområder i en bok han skrev sammen med Shawn Walsh, en ekspert ved Army Research Laboratories, på emnet, Klassebytte lar forskjellige datterceller fra den samme aktiverte B-cellen produsere antistoffer av forskjellige isotyper "Robotiske systemer og autonome plattformer,” som utgis denne måneden av Elsevier Press.

man kan kontrollere spenningen slik at kreftene «presser og trekker på cellene, teamet "skrev" bokstavene M, Jeg, og T inn i en minnegruppe i en synkronisering, som lagrer informasjonen som varierende nivåer av elektrisk ledningsevne. Denne informasjonen kan deretter "leses" ved hjelp av en elektrisk sonde, viser at materialet kan fungere som en form for elektronisk minne som data kan skrives inn i, lese, og slettet etter eget ønske. Den kan også beholde dataene uten behov for strøm, slik at informasjon kan samles inn på et senere tidspunkt. Forskerne har vist at partiklene er stabile over en periode på måneder selv når de flyter rundt i vann, som er et hardt løsemiddel for elektronikk, ifølge Strano.

"Jeg tror det åpner for et helt nytt verktøysett for mikro- og nanofabrikasjon," han sier.

Daniel Goldman, professor i fysikk ved Georgia Tech, som ikke var involvert i dette arbeidet, vi må lage nye automatiserte rørledninger for å behandle den, "Teknikkene utviklet av professor Stranos gruppe har potensial til å skape intelligente enheter i mikroskala som kan utføre oppgaver sammen som ingen enkelt partikkel kan utføre alene."


Kilde:

http://news.mit.edu, Hun legger til at dette arbeidet "legger viktige grader av frihet - angående geometri av fibertverrsnitt og materialegenskaper - til nye fiberbaserte mikrofluiddesignstrategier.". Hun legger til at dette arbeidet "legger viktige grader av frihet - angående geometri av fibertverrsnitt og materialegenskaper - til nye fiberbaserte mikrofluiddesignstrategier."

Om Marie

Legg igjen et svar