Sveitsiläisen Paul Scherrer -instituutin (PSI) ja Zürichin teknisen korkeakoulun tutkijat ovat kehittäneet mikrorobotin, joka voi suorittaa erilaisia toimintoja. Näissä olevat ensimmäiset nanomagneetit ohjelmoidaan magneettisesti ja sitten erilaisia liikkeitä ohjataan magneettikentän avulla. Tällaisia halkaisijaltaan vain muutaman kymmenen mikrometrin kokoisia robotteja voitaisiin käyttää esimerkiksi ihmiskehossa pienten toimenpiteiden suorittamiseen.
Mikrometrien kokoinen lintumainen robotti liikuttaa rakenteitaan ohjatun magnetismin avulla. Se läpyttää siipiään tai taivuttaa kaulaansa ja vetää päänsä takaisin. Tutkijat ovat koonneet sen joustavista materiaaleista, jotka sisältävät pieniä nanomagneetteja. Nämä nanomagneetit voidaan ohjelmoida huomioimaan tietty magneettinen suunta.
Kun ohjelmoidut nanomagneetit altistetaan magneettikentälle, niihin kohdistuvat voimat saavat komponentit liikkumaan ohjelmoidulla tavalla. Nanomagneetit voidaan ohjelmoida uudestaan ja uudestaan. Tämä uudelleenohjelmointi johtaa erisuuntaisiin voimiin ja tuloksena ovat uudet liikkeet. Mikrorobotin rakentamiseksi tutkijat valmistivat kobolttimagneettiryhmiä ohuille piinitridilevyille. Tästä materiaalista valmistettu lintu voisi sitten esittää erilaisia liikkeitä, kuten räpytys, leijuminen, kääntyminen tai sivuliukuminen.
Oheisessa kuvassa on lintujen kaltainen rakenne nanomagneetteineen. Magneetteja voidaan magnetoida eri suuntiin väripalkkien suuntaisesti. Magnetointia ohjelmoimalla tutkijat voivat saada linnut tekemään erilaisia liikkeitä magneettikentässä.
- Mikrorobotin suorittamat liikkeet tapahtuvat millisekuntien sisällä, mutta nanomagneettien ohjelmointi vie vain muutaman nanosekunnin. Tämän ansiosta on mahdollista ohjelmoida eri liikkeet peräkkäin. Pieni mikrolintu voi ensin läpyttää siipiään, liukua sitten sivulle ja sen jälkeen läpytellä uudelleen, kuvailee PSI:n ja ETH Zürichin professori Laura Heyderman.
Innovaatio on tärkeä askel kohti mikro- ja nanorobotteja, jotka eivät vain tallenna tietoa tietyn toiminnan suorittamiseksi, vaan jotka voidaan myös ohjelmoida uudelleen suorittamaan erilaisia tehtäviä.
- On ajateltavissa, että tulevaisuudessa itsenäinen mikrokone liikkuu ihmisen verisuonten läpi ja suorittaa biolääketieteellisiä tehtäviä, kuten tappaa syöpäsoluja, selvittää ETH Zürichin Bradley Nelson.
Myös muut sovellusalueet ovat mahdollisia, esimerkiksi joustava mikroelektroniikka tai mikroelementit, jotka muuttavat optisia ominaisuuksiaan.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 11.11.2019
