Спіральних мікророботів змусили рухатись за допомогою звуку

Моделювання показало, що рух об'єктів з такою формою рідини під впливом акустичних хвиль пов'язане з утворенням мікротеч навколо витків спіралі. При частоті звуку 18,6 кілогерц швидкість цих мікропотоків досягає величини близько 350 мікрометрів на секунду. Вони викликають обертання циліндричного корпусу навколо осі, в результаті чого спіраль починає загвинчуватися в товщу рідини подібно до водяного гвинта. Схожим чином, наприклад, переміщуються спіралеподібні бактерії спірохети, до яких належать збудники сифілісу та хвороби Лайма.

В якості експериментального стенду інженери використовували прямокутні контейнери та мікроканали з полідиметилсилоксану, заповнені водою та ізопропіловим спиртом відповідно. Вони закріплювалися на предметному склі разом з п'єзоелектричним звуковим випромінювачем, підключеним через підсилювач до генератора, і поміщалися в поле зору мікроскопа.

Експерименти показали, що напрямок обертання мікророботів і, відповідно, напрямок руху, можна змінювати на протилежне за допомогою підбору частоти звукових коливань. Швидкість руху при цьому визначається геометрією витків подвійної спіралі, а також за величиною амплітуди напруги генератора, яка пов'язана з амплітудою звукового тиску. Робот під впливом звукових хвиль в діапазоні від 10 до 20 кілогерц, що генеруються при амплітудах напруги від 15 до 60 вольт, виявився здатним пересуватися не тільки в горизонтальній площині, але і в тривимірному просторі каналами, розташованими під кутом від 15 до 75 градусів до горизонту. .

У майбутньому інженери планують досліджувати ефекти, пов'язані із зменшенням розмірів мікророботів, а також вивчити можливі способи зміни кута повороту, наприклад, за допомогою магнітного поля або набору кількох звукових випромінювачів. Автори роботи зазначають, що розроблені ними пристрої зможуть застосовуватись у біомедичних цілях. При цьому і для управління рухом і для моніторингу маніпуляцій, що проводяться всередині організму, можливо буде достатнього одного і того ж ультразвукового джерела.

Біоінженери з Гонконгу застосували оптичний спосіб для руху мікрооб'єктів, що знаходяться в кровоносних судинах. Для цієї мети вони використовували явище термофорезу, коли тіло переміщається з гарячої зони до холоднішої. Виготовлена ​​за допомогою літографії мікроракета під впливом лазерного випромінювання змогла розігнатися всередині модельної кровоносної судини до швидкості 2,8 міліметра за секунду, обертаючись при цьому зі швидкістю 138 оборотів за секунду.