Под руководством выдающегося профессора наноинженерии и заведующего кафедрой Джозефа Ванга команда разработала нанороботов, или наномоторы, которые имеют химический привод, самоходные и магнитоуправляемые. Их экспериментальное исследование демонстрирует первых пловцов-нанороботов, способных манипулировать светом для создания наноразмерного рисунка на поверхности. Новая стратегия сочетает в себе контролируемое движение с уникальными способностями наноразмерных роботов фокусировать или блокировать свет.
«Все, что нам нужно, это самоходные нанороботы и ультрафиолетовый свет», — сказал Цзиньсин Ли, докторант инженерной школы Джейкобса и первый автор. «Они работают вместе, как миньоны, двигаются и пишут, и ими легко управлять с помощью простого магнита».Современные методы литографии, такие как электронно-лучевая запись, используются для определения чрезвычайно точных рисунков поверхности на подложках, используемых при производстве микроэлектроники и медицинских устройств.
Эти шаблоны образуют функционирующие датчики и электронные компоненты, такие как транзисторы и переключатели, встроенные в современные интегральные схемы. В середине 20-го века открытие того, что электронные схемы могут быть скопированы на небольшом кремниевом кристалле, вместо того, чтобы собирать независимые компоненты в гораздо более крупную «дискретную схему», произвело революцию в электронной промышленности и привело к миниатюризации устройств в масштабах, ранее немыслимых.Сегодня, когда ученые изобретают устройства и машины в наномасштабе, появляется новый интерес к разработке нетрадиционных производственных технологий в наномасштабе для массового производства.Ли осторожно указал на то, что этот метод наномоторной литографии не может полностью заменить современное разрешение, предлагаемое, например, электронно-лучевой записью.
Однако эта технология обеспечивает основу для автономной записи наноразмеров за небольшую часть стоимости и сложности этих более сложных систем, что полезно для массового производства. Команда Вана также продемонстрировала, что несколько нанороботов могут работать вместе, чтобы создавать параллельные поверхностные узоры, задача, которую авторы электронного луча не могут выполнить.Команда разработала два типа нанороботов: сферический наноробот из диоксида кремния, который фокусирует свет, как линза ближнего поля, и наноробот в форме стержня, сделанный из металла, который блокирует свет.
Каждый из них самоходный за счет каталитического разложения топливного раствора перекиси водорода. Генерируются два типа объектов: траншеи и гребни.
Когда поверхность фоторезиста подвергается воздействию ультрафиолетового света, сферический наноробот использует и увеличивает свет, перемещаясь вдоль, чтобы создать рисунок канавки, в то время как наноробот в форме стержня блокирует свет, создавая рисунок гребня.«Как и микроорганизмы, наши нанороботы могут точно контролировать свою скорость и пространственное движение, а также самоорганизовываться для достижения коллективных целей», — сказал профессор Джо Ван. Нанороботы его группы открывают большие перспективы для разнообразных биомедицинских, экологических и охранных приложений.
Калифорнийский университет в Сан-Диего вкладывает значительные средства в исследования робототехники, используя возможности партнерства, предоставляемые региональным отраслевым опытом в таких областях, как оборонные и беспроводные технологии, биотехнологии и производство. Организаторами Международного форума «Контекстные робототехнические технологии» выступили Инженерная школа Джейкобса, Институт Qualcomm и Департамент когнитивных наук.
Джо Ван является директором Центра носимых датчиков при инженерной школе Калифорнийского университета в Сан-Диего Джейкобс и занимает кафедру инженерных наук, присвоенную SAIC.