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光衍射條件下可運行的微型機器人面世

時間：2024-12-08 17:37:21 來源：科技日報發(fā)布者：DN032

美國康奈爾大學的科學家研制出了迄今已知最小的步行機器人，能在可見光衍射極限下運行。它能夠前往特定位置，如組織樣本內(nèi)，以普通顯微鏡無法做到的方式進行近距離成像。這是微型機器人技術與衍射光學成像技術“聯(lián)姻”的產(chǎn)物。相關論文發(fā)表于最新一期《科學》雜志。

研究團隊巧妙地將納米級厚度的機械膜、可編程納米磁鐵，以及衍射光學元件三者結合起來，打造出了這款新型機器人，為以前無法實現(xiàn)的任務開辟了新的解決之道。這些任務包括高分辨率成像、可調(diào)諧、移動亞衍射光學，以及超小力感應等。

此前最小步行機器人的直徑介于40微米到70微米之間，但新衍射機器人的直徑僅為2微米到5微米之間。實驗顯示，在磁鐵的精準操控下，這些機器人能像尺蠖一樣在堅硬的表面蠕動，也能在液體中自由“游泳”。較大機器人的行走速度為16微米/秒，而較小機器人的行走速度則高達34微米/秒，均超越以往的微型機器人。

測試結果表明，這款機器人可以輔助超越傳統(tǒng)光學限制的高分辨率成像，具備極高的靈敏度，能夠檢測小至1皮牛（10-12牛）的力。這些卓越的特性使得這款機器人可用于基礎研究（如探索DNA結構），也可被部署在臨床環(huán)境中。

團隊強調(diào)，最新研究在微型機器人技術和光學工程之間建立了交叉點。這些衍射機器人在運動性能、光學操縱和亞納米力靈敏度探測等方面，均展現(xiàn)出極佳性能。

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