Крошечные роботы-полипы помогут очистить воду от мусора

Черпая вдохновение у крошечного морского существа со щупальцами, исследователи создали робота сантиметрового масштаба, который питается от магнитов и света. Обладая способностью захватывать и отпускать объекты под водой, он может собирать со дна обычный мусор, а в будущем сможет научиться удерживать даже клетки в качестве биомедицинского инструмента.

Беспроводной водный робот вдохновлен коралловыми полипами — маленькими и мягкими организмами, которые объединяются в огромных количествах и в конечном итоге образуют коралловые рифы. У них есть центральный ствол, который совершает определенные движения, генерирующий небольшие потоки воды. Те, в свою очередь, притягивают частицы пищи к щупальцам, позволяя полипам схватить их. В этой интересной механике исследователи увидели некоторые весьма перспективные возможности.

Марина Пильз Да Кунья и ее команда решили воссоздать этот процесс, начав со стержня, который движется под воздействием вращающегося снизу магнита. Такое вращение позволяет генерировать потоки контролируемой мощности. Это приводит к тому, что частицы «пищи» попадают в непосредственный радиус действия системы, и в этот момент вступают в действие щупальца, активированные светом.

Они изготовлены из фотомеханического полимерного материала, который реагирует на различные длины волны света. Под воздействием ультрафиолетового излучения щупальца реагируют «на захват», в то время как синий свет заставляет их отпустить мишень. В результате получился мягкий робот сантиметрового размера, который может захватывать небольшие объекты под водой, используя магниты и свет.

«Объединение двух разных стимулов встречается редко, так как требует деликатной подготовки и сборки, но только такой подход позволяет роботам без прямого управления выполнять сложные изменения формы и комплексные задачи задачи», — объясняет Пильц Да Кунья.

В одном эксперименте команда продемонстрировала возможности своего детища, заставив его собрать капли масла из пробы воды. В дополнение к основному функционалу робот также может поддерживать определенную конфигурацию длительное время, до тех пор, пока он не будет выставлен на «правильный» свет.

«Эта опция помогает контролировать функцию захвата; после того, как робот схватил свою цель, он будет удерживать ее до тех пор, пока мы не дадим команду отпустить», — говорит Пилз да Кунья.

На следующих этапах работы команда планирует создать целый парк маленьких роботов, которые смогли бы работать вместе и передавать груз по цепочке. Не исключено, что в будущем ученые заставят их захватывать и транспортировать даже клетки тела как часть продвинутых диагностических устройств.