美国康奈尔大学的科学家研制出了迄今已知最小的步行机器人,能在可见光衍射极限下运行。它能够前往特定位置,如组织样本内,以普通显微镜无法做到的方式进行近距离成像。这是微型机器人技术与衍射光学成像技术“联姻”的产物。相关论文发表于最新一期《科学》杂志。
研究团队巧妙地将纳米级厚度的机械膜、可编程纳米磁铁,以及衍射光学元件三者结合起来,打造出了这款新型机器人,为以前无法实现的任务开辟了新的解决之道。这些任务包括高分辨率成像、可调谐、移动亚衍射光学,以及超小力感应等。
此前最小步行机器人的直径介于40微米到70微米之间,但新衍射机器人的直径仅为2微米到5微米之间。实验显示,在磁铁的精准操控下,这些机器人能像尺蠖一样在坚硬的表面蠕动,也能在液体中自由“游泳”。较大机器人的行走速度为16微米/秒,而较小机器人的行走速度则高达34微米/秒,均超越以往的微型机器人。
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测试结果表明,这款机器人可以辅助超越传统光学限制的高分辨率成像,具备极高的灵敏度,能够检测小至1皮牛(10-12牛)的力。这些卓越的特性使得这款机器人可用于基础研究(如探索DNA结构),也可被部署在临床环境中。
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团队强调,最新研究在微型机器人技术和光学工程之间建立了交叉点。这些衍射机器人在运动性能、光学操纵和亚纳米力灵敏度探测等方面,均展现出极佳性能。(记者刘霞)
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