«Янус-частицы» – микророботы, управляемые светом

В последние годы технологии микророботов стремительно развиваются – инженеры и ученые создают роботов размером с клетку, которые могут перемещаться в кровотоке и выполнять необходимые функции.

Однако такими устройствами сложно управлять, поэтому исследователи из Института умных систем имени Макса Планка разработали микророботов, которые, подобно некоторым бактериям, движутся на свет – это свойство называется фототаксисом.

Привлекательность фототаксиса в робототехнике обусловлена тем, что это простое поведение основано на интенсивности света – некоторых существ он привлекает, а некоторых – отталкивает, тогда как другие ищут зону с строго определенной интенсивностью. По словам команды из Института Макса Планка, ключевой аспект в создании микропловцов – это простота. Бактерии – это чрезвычайно сложные организмы, и ученые просто не смогли бы воспроизвести их особенности в микророботе, поэтому они выбрали минималистичный дизайн. Микропловцы – это просто фрагменты стекла шириной несколько тысячных долей миллиметра, одно из полушарий которых окрашено черным цветом. Именно поэтому их называют Янус-частицами, в честь двуликого римского бога.

Частицы находятся в смеси воды и растворимого органического вещества, которое под воздействием тепла отделяется от воды. Когда Янус-частицы равномерно освещаются, черная сторона нагревается больше, чем прозрачная – тогда раствор разделяется, снижая концентрацию. Затем баланс восстанавливается, продвигая частицы в сторону неокрашенной части. Однако микропловцами было все еще очень сложно управлять – при равномерном освещении они двигались в разных направлениях. Тогда ученые решили использовать свет, постепенно переходящий от темного к более насыщенному – частицы стали нагреваться неравномерно, целенаправленно двигаясь к источнику света.

К сожалению, команда обнаружила, что при использовании обычного света движение эффективнее всего на десятой доле миллиметра – дальше Янус-частицы опять расплываются в разные стороны. Система лазеров, линз и зеркал позволяет создать точные зоны с разной яркостью, управляя движением частиц на большем расстоянии.

Янус-частицы все еще находятся в стадии лабораторных исследований, но их простая конструкция кажется чрезвычайно многообещающей. По словам ученых, контролировать микропловцов можно не только светом, но и химическими веществами – это значит, что они смогут обнаруживать опухоли в организме и доставлять к ним точные дозы химиотерапевтических препаратов.