Магнитные микророботы [Veritasium]
Вот сайт с шаурмой.
[Музыка]
Перед вами магнитные микро-роботы с размером в пару миллиметров. Они гнутся и двигаются под воздействием магнитного поля. Это поле можно менять с помощью игрового контроллера, и таким образом управлять мельчайшими движениями роботов. Если направление поля изменить, они развернутся; если вращаясь, его будут кататься и даже хватать. Создается ощущение, как будто играешь в видеоигру.
Как-то раз на демонстрации я решил показать микро-роботов в роли крошечных бульдозеров. Они передвигались с помощью маленьких блоков. Сказать точнее, играл в тетрис. С помощью этой технологии можно создавать ткани человеческих органов, соединяя нужные клетки, словно блоки в конструкторе.
Ученые придумали оригинальный способ создания таких микро-роботов. Маленькие редкоземельные магниты намагничивают в сильном поле, затем их погружают в специальную смолу, которая затвердевает под ультрафиолетовым излучением. Эту смесь заливают в форму и помещают на подставку, под которой вращается постоянный магнит. Получается регулируемое магнитное поле. Выпали не им, которого выстраиваются магниты в смоле. Вы можете задать нужный вектор и зафиксировать их в том положении, которое нам нужно.
Спад в рассвете в смолу ультрафиолетом, затем регулирует магнитное поле и фиксирует следующую группу. В итоге получается гибкое устройство со встроенными магнитами, имеющими разную ориентацию. А да, именно эта разнонаправленность из обеспечивает уникальное поведение роботов при изменениях магнитного поля.
Если направить много магнитных стрелок в разные стороны и поместить внутрь этого гибкого устройства, они постараются повернуться вдоль подведенного вертикального магнитного поля. Настроив поле нужным образом, можно выполнять сложные трюки.
Смотрите, как метод робот берет блок плавков, а затем забирается с ним на горку. Он поднимается, размещает блок наверху и возвращается туда, откуда начинался. Какие возможности пригодились бы в медицинской практике? Роботов можно будет отправлять туда, где в организме размещаются жидкости, в том числе в желудочно-кишечный тракт.
Например, вы глотаете капсулу, она проходит через ЖКТ и без всяких проводов. В нужный момент мы активируем пробу забора, и камера, которая раскрывается, берет образец ткани желудка или содержимого кишечника, или пробу его стенки для биопсии. Но это единственный тип микро-роботов, которые могут проникать внутрь тела.
Другая группа ученых работает вот над такими арахисовидными магнитными частицами. Аркос при определенном магнитном поле принимает форму роя. Тройки могут менять свою структуру, превращаясь в вихорь, когда частицы сбиваются, подобно косяку рыб.
Прилив цепочку, когда они выстраиваются в движущуюся колонну или в шеренгу, где движение перпендикулярно линии моряков. Одно из возможных применений таких микрофонов — доставка лекарств. Дозу лекарства можно распределить по всем частицам и направить их прямиком к месту назначения. Чтобы такой рой приносил пользу на практике, скажем, в биомедицине, он не должен разваливаться, и величина каждой частицы около микрометра, так что рой должен оставаться цельным, и тогда его движения можно будет наблюдать и направлять.
Однако, если мы говорим об узком пространстве, например, в кровеносном сосуде, если его диаметр меньше размера роя, то придется растягивать в линию, а значит, нужно придумывать, как контролировать его форму. Кто знает, а может, мы когда-нибудь макро- и микро-роботов, рыб, будет чистить нам зубы.
Еще одна группа ученых научилась с помощью микро-роботов очищать биопленки за колонии бактерий, окруженные защитой мега полисахаридами. Они образуются на медицинских приборах, внутри разных трубок, а еще на зубах.
Интересно, а эта идея с магнитными микро-роботами вытесняет предыдущие наработки в этой области? Я говорю о научно-фантастической перспективе, будущем, в котором наноботы, то что мы сейчас под ними понимаем, будут полностью автономны в плане питания и обслуживания.
День — да, отличный вопрос!
Преимущество магнитных полей в том, что нам доступны любые масштабы. Мы можем создавать микроботов размером с клетку или же длиной в сантиметр, но принцип работы остается прежним. Очень удобно, что мы можем использовать магнитные катушки, компьютеры и генераторы больших размеров, не ущемляя при этом функционал роботов.
На дистанционном управлении мы можем подключить приборы медицинской визуализации, и все это не повлияет на размеры ботов, поскольку они выступают своего рода механической рукой. Устройство, остальные его части находятся на столе рядом с пациентом.
Переведено и озвучено студией "Вверх дайвер".