比發(fā)絲還小的機器人“大軍”來(lái)了，10厘米晶圓能造100萬(wàn)個(gè)

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1959年，著(zhù)名物理學(xué)家理查德·費曼曾預言，人類(lèi)未來(lái)可以“吞下外科醫生”。

　　費曼說(shuō)的可不是“醫鬧”，而是把微型機器人注射到人體內，通過(guò)血管到達指定位置進(jìn)行手術(shù)。

　　今天，我們離這個(gè)美好的夢(mèng)想又近了一步。

　　來(lái)自康奈爾大學(xué)的團隊發(fā)明了一個(gè)只有草履蟲(chóng)大小的微型機器人，登上了今天的Nature雜志。

　　這款機器人的厚度約5微米、寬約40微米、長(cháng)度范圍從40到70微米。肉眼無(wú)法看見(jiàn)，只能靠顯微鏡來(lái)觀(guān)察，可被輕松吸入注射器中。

　　通過(guò)激光的照射控制，機器人交替擺動(dòng)前后腿，在液體中游動(dòng)。

　　因為它體積小、方便大批量制造，科學(xué)家甚至能一次能釋放出上千個(gè)這樣的機器人，組成一支“大軍”。

　　十多年來(lái)，科學(xué)家們一直在開(kāi)發(fā)能在液體中游動(dòng)的微型機器人，有的甚至比康奈爾大學(xué)造出的機器人更小、更快。

　　那么這項新工作為何如此特別呢？

　　首先，是因為它用了與制造芯片相同的工藝技術(shù)。一個(gè)4英寸（約10厘米）的晶圓就能生產(chǎn)超過(guò)100萬(wàn)個(gè)機器人。

　　△微型機器人結構圖（圖片來(lái)自康奈爾大學(xué)）

　　其次，就是它特殊的推進(jìn)裝置，將能源和機器人分開(kāi)。

　　每個(gè)機器人由以下兩部分組成：一個(gè)硅光伏材料制成的簡(jiǎn)單電路，以及四個(gè)電化學(xué)致動(dòng)器制成的腿部。

　　研究人員使用原子層沉積和光刻技術(shù)，用只有幾十個(gè)原子厚的鉑構造了支腿，鉑的一側被一層惰性鈦覆蓋。

　　當對鉑施加正電時(shí)，周?chē)芤褐袔ж撾姾傻碾x子將吸附到暴露的表面上，以中和電荷。這些離子迫使裸露的鉑膨脹，令其彎曲。

　　條帶的超薄特性讓腿部能急劇彎曲而不會(huì )斷裂。

　　為了幫助控制3D肢體運動(dòng)，研究人員在條帶端部加上了剛性聚合物面板。面板之間的間隙相當于膝蓋或腳踝，從而使腿部以受控方式彎曲來(lái)運動(dòng)。

　　機器人運動(dòng)的能源和信號都來(lái)自外部的激光。

　　機器人的前后腿由兩組不同的光電池控制，當光電池被激光照射時(shí)，就會(huì )在腿上施加電壓。通過(guò)控制在兩組光電池之間來(lái)回切換激光，就可以控制機器人行走。

　　研究人員說(shuō)，只需要產(chǎn)生200微伏電壓、10納瓦功率即可驅動(dòng)，所以推進(jìn)裝置的效率很高，比通過(guò)化學(xué)能供電的機器人效率高100萬(wàn)倍。

　　論文通訊作者Itai Cohen教授說(shuō)，雖然這些機器人的功能很原始，不夠快也沒(méi)有什么計算能力，但是卻為微型機器人智能化打開(kāi)了大門(mén)。

　　因為它使用了芯片制造工藝，可以快速批量生產(chǎn)，未來(lái)還有可能在上面加工出集成電路。

　　微型機器人想象空間還很大，正如Nature給它的評價(jià)：微型動(dòng)作裝置加上亞毫米級電路板、傳感器，無(wú)疑讓我們離費曼的愿景更近了。