机器人组装世界上最小的房子

简介：使用被称为μRobotex系统的系统，研究人员已经创建了一个微型房屋，因此很小的螨虫无法穿过前门。研究人员表示，这一创造推动了光学纳米技术的发展。来自法国贝桑松Femto-ST研究所的法国纳米机器人团队组建了一个新的微机器人系统，推动了光学纳米技术的前沿。结合多种现有技术，μRobotex纳米工厂在大型真空室中构建微结构，并将组件固定在光纤尖端上，具有纳米级精度。AIP出版社的真空科学与技术杂志A报道的微室结构展示了研究人员在操纵离子枪，电子束和精细控制的机器人驾驶时如何推进光学传感技术。

到目前为止，光纤实验室技术没有用于纳米组装的机器人执行器，因此在这种规模下工作会阻碍工程师构建微结构。这项创新允许将小型化传感元件安装在光纤尖端上，以便工程师可以查看和操作不同的组件。随着这种进步，像人类头发一样薄的光纤可以插入不可接近的位置，如喷气发动机和血管，以检测辐射水平或病毒分子。

“我们第一次能够以低于2纳米的精度实现图案化和装配，这对于机器人和光学界来说是非常重要的结果，”该论文的作者Jean-Yves Rauch说。

法国工程师将纳米组件的所有技术组件 - 聚焦离子束，气体注入系统和微型机动机器人 - 组合在一个真空室中，并安装显微镜观察组装过程。“我们决定在光纤上构建微室，以表明我们能够在高精度的光纤上实现这些微系统组件，”Rauch说。

微型房屋的平铺屋顶显示了离子枪新的聚焦在300×300微米区域的能力。NeuroscienceNews.com图片归功于FEMTO-ST研究所。

建造微型房屋就像用一张纸制作一个巨大的骰子，但纳米组装需要更复杂的工具。像剪刀一样使用聚焦离子束来切割或刻划房屋的二氧化硅膜“纸”。一旦壁折叠就位，在离子枪上选择较低的功率设置，并且气体注入系统将结构的边缘粘在适当位置。然后，低功率离子束和气体注入轻轻地在屋顶上铺设平铺图案，细节强调系统的准确性和灵活性。

在这个过程中，离子枪必须集中在仅300微米×300微米的区域，以将离子射到光纤尖端和硅胶膜上。“在两个横梁之间的交叉点高精度地驾驶机器人非常具有挑战性，”Rauch说。他解释说，两名工程师在多台计算机上工作以控制这一过程。许多步骤已经自动化，但未来团队希望自动化所有机器人装配阶段。

现在，使用μRobotex系统，这些工程师正在构建功能化微结构，通过将其微结构附着到光纤上来检测特定分子。纳米机器人团队希望通过构建更小的结构并将其固定到碳纳米管上，直径仅为20纳米至100纳米，从而进一步推动技术的极限。