Нанороботы в 50 раз меньше диаметра человеческого волоса позволяют манипулировать объектами, слишком маленькими для наших рук. При этом особое значение имеют биологические объекты в водной среде: клетки или бактерии. Контролируемое обращение с такими объектами до сих пор остается серьезной проблемой. Новое открытие еще больше приближает людей к прямому взаимодействию с микроскопическим миром: немецкие ученые продемонстрировали, как можно управлять микроскопическими «пылесосами». Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Ключевой задачей стало обеспечить питание и управление сверхмалыми машинами. Ученые использовали свет. Речь идет об отдаче отдельных фотонов для перемещения нанороботов (или микродронов). Эти устройства включают в себя до четырех плазмонных наноантенн, которые поглощают свет определенного цвета и спиральности и переизлучают его направленно. Каждый перенаправленный фотон создает силу отдачи, сравнимую с отдачей при выстреле. Из-за чрезвычайно малой массы микродронов это приводит к существенным ускорениям.
Команде удалось даже уменьшить нанороботов, работающих на «световом приводе», до размеров менее одного микрометра. Также специалисты упростили механизм управления. Они использовали свойство встроенных в роботов наноантенн выравниваться по направлению поляризации падающего света. Управляя поляризацией света, можно изменять ориентацию наноробота в пространстве. Движение по-прежнему происходит за счет отдачи фотонов.
Чем полезны нанороботы-«пылесосы»
Нанороботы обладают поразительной маневренностью: они совершают быстрые повороты на 90 градусов, что позволяет им эффективно сканировать большие участки. Кроме того, они способны избирательно захватывать , транспортировать и высвобождать значительное количество бактерий. Это позволяет нанороботам эффективно «очищать» микроскопические среды в лабораторных условиях, собирая бактерии и размещая их в определенных местах. При перемещении крупных скоплений бактерий нанороботы сохраняют маневренность, хотя скорость падает. Специалисты уверены: у микродронов есть потенциал для применения в микробиологии, биомедицинских исследованиях и целенаправленном манипулировании в микромасштабе в целом.
Ранее мы рассказывали о том, что наблюдение за способом передвижения рачков в воде помогло ученым разработать новый способ доставки препаратов к жизненно важным органам.
