吴明明团队如何利用超声波和气泡创造出微型机器人?

发布网友发布时间：2024-08-20 13:14

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热心网友时间：2024-08-24 04:54

在创新的科研领域，科学家们从自然界中汲取灵感，创造出前所未有的技术奇迹。康奈尔大学农业与生命科学学院的吴明明教授团队，凭借对生物学与工程学的深入理解，研发出了一种细胞级的微型机器人，它们如同生物界的微观舞者，借助超声波的魔力起舞。这篇极具突破性的研究论文，"超声波遥控的生物启发微型机器人游泳者"，于9月22日发表在LabonaChip上，引领着科技探索的新篇章。

论文的第一作者，前博士后研究员罗涛，是这个创新项目的灵魂人物。吴教授的实验室长期致力于研究微生物的运动与环境互动，他们的愿景是设计出能在人体内精准导航的微型导航器。吴教授指出，尽管人工技术在某些规模上已超越了自然界的某些成就，但生物体经过亿万年的进化，其精妙之处值得深入学习。“我们希望通过模仿，如细菌的高效游动和精子的逆流策略，开发出更高效、副作用更小的药物输送工具。”

早期，团队尝试模仿细菌的鞭毛运动，但设计过于笨重，如同早期飞机难以飞行。罗涛的加入带来了转折，他们将目光转向了超声波驱动，这解决了微型机器人“先通电再行动”的难题。他们借鉴细菌和精子的自然能源获取方式，利用高频声波驱动，既环保又符合安全标准。

然而，制造过程并非易事，罗涛与CNF紧密合作，尝试利用激光光刻技术，经过数次迭代，最终成功研发出三角形的微型机器人，其背部的两个空腔巧妙地捕捉气泡，超声波激活气泡，驱动机器人前进。康奈尔的研究者首次实现双气泡设计，通过调整声波频率，实现精准操控。

然而，真正的挑战才刚刚开始。团队正致力于提升机器人与生物环境的兼容性，使其能在微观世界中自如穿梭。同时，他们寻求采用生物可降解材料，以实现一次性派遣大量机器人的可能性。吴教授坚信，这些受自然启发的微型机器人，因其天然的适应性和可持续性，将在未来的药物输送等领域发挥巨大潜力。