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|比发丝还小的机器人“大军”来了，10厘米晶圆能造100万个


晓查 发自 凹非寺量子位 报道 | 公众号 QbitAI
1959年 ， 著名物理学家理查德·费曼曾预言 ， 人类未来可以“吞下外科医生” 。
费曼说的可不是“医闹” ， 而是把微型机器人注射到人体内 ， 通过血管到达指定位置进行手术 。
今天 ， 我们离这个美好的梦想又近了一步 。
来自康奈尔大学的团队发明了一个只有草履虫大小的微型机器人 ， 登上了今天的Nature杂志 。
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这款机器人的厚度约5微米、宽约40微米、长度范围从40到70微米 。 肉眼无法看见 ， 只能靠显微镜来观察 ， 可被轻松吸入注射器中 。
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通过激光的照射控制 ， 机器人交替摆动前后腿 ， 在液体中游动 。

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因为它体积小、方便大批量制造 ， 科学家甚至能一次能释放出上千个这样的机器人 ， 组成一支“大军” 。
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十多年来 ， 科学家们一直在开发能在液体中游动的微型机器人 ， 有的甚至比康奈尔大学造出的机器人更小、更快 。
那么这项新工作为何如此特别呢？
首先 ， 是因为它用了与制造芯片相同的工艺技术 。 一个4英寸（约10厘米）的晶圆就能生产超过100万个机器人 。
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△微型机器人结构图（图片来自康奈尔大学）
其次 ， 就是它特殊的推进装置 ， 将能源和机器人分开 。
每个机器人由以下两部分组成：一个硅光伏材料制成的简单电路 ， 以及四个电化学致动器制成的腿部 。
研究人员使用原子层沉积和光刻技术 ， 用只有几十个原子厚的铂构造了支腿 ， 铂的一侧被一层惰性钛覆盖 。
当对铂施加正电时 ， 周围溶液中带负电荷的离子将吸附到暴露的表面上 ， 以中和电荷 。 这些离子迫使裸露的铂膨胀 ， 令其弯曲 。
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条带的超薄特性让腿部能急剧弯曲而不会断裂 。
为了帮助控制3D肢体运动 ， 研究人员在条带端部加上了刚性聚合物面板 。 面板之间的间隙相当于膝盖或脚踝 ， 从而使腿部以受控方式弯曲来运动 。
机器人运动的能源和信号都来自外部的激光 。
机器人的前后腿由两组不同的光电池控制 ， 当光电池被激光照射时 ， 就会在腿上施加电压 。 通过控制在两组光电池之间来回切换激光 ， 就可以控制机器人行走 。
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【|比发丝还小的机器人“大军”来了，10厘米晶圆能造100万个】研究人员说 ， 只需要产生200微伏电压、10纳瓦功率即可驱动 ， 所以推进装置的效率很高 ， 比通过化学能供电的机器人效率高100万倍 。
论文通讯作者Itai Cohen教授说 ， 虽然这些机器人的功能很原始 ， 不够快也没有什么计算能力 ， 但是却为微型机器人智能化打开了大门 。
因为它使用了芯片制造工艺 ， 可以快速批量生产 ， 未来还有可能在上面加工出集成电路 。
微型机器人想象空间还很大 ， 正如Nature给它的评价：微型动作装置加上亚毫米级电路板、传感器 ， 无疑让我们离费曼的愿景更近了 。
参考链接：https://news.cornell.edu/stories/2020/08/laser-jolts-microscopic-electronic-robots-motionhttps://www.nature.com/articles/d41586-020-02421-2https://www.nature.com/articles/s41586-020-2626-9#Sec14


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