เป็นเรื่องน่าตื่นเต้นที่ได้มีชีวิตอยู่ในช่วงเวลาที่หุ่นยนต์ขนาดเท่าแมลงขนาดเล็กที่รู้จักกันในชื่อมิลลิโรบอท สามารถเปิดช่องทางใหม่ในการวิจัยได้ มิลลิโรบอทดังกล่าวสามารถปรับอย่างละเอียดเพื่อแสดงพฤติกรรมของหัวรถจักรในชีวิตจริง เช่น การคลานและการเดิน และนำไปใช้ในการใช้งานด้านชีวการแพทย์ การดำรงอยู่ของ Millirobots เป็นผลมาจากความพยายามร่วมกันระหว่างสองกลุ่ม
วิจัยในประเทศจีน งานวิจัยของพวกเขาซึ่งตีพิมพ์
ในScience Roboticsใช้ประโยชน์จากการพัฒนาวัสดุล่าสุดเพื่อใช้สนามแม่เหล็กเป็นกลไกขับเคลื่อน วิธีการนี้ช่วยให้ทีมออกแบบวัตถุหนึ่ง สอง และสามมิติได้หลากหลาย ซึ่งเมื่อเคลือบด้วยฟิล์มที่ขับเคลื่อนด้วยแม่เหล็ก ก็สามารถกระตุ้นได้ด้วยสนามแม่เหล็ก ที่น่าประหลาดใจกว่านั้นคือ มิลลิโรบอทแบบใหม่สามารถสลายตัวได้ตามคำสั่ง โดยใช้สนามแม่เหล็กที่สั่นไหวในสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำ
องค์ประกอบ Millirobot นักวิจัยทั้งสองทีมนำโดยYajing ShenจากCity University of Hong KongและXinyu Wuที่สถาบันเทคโนโลยีขั้นสูงแห่งเซินเจิ้นที่ Chinese Academy of Sciencesได้สร้างมิลลิโรบอตขึ้นโดยการเคลือบพื้นผิวของวัตถุเป้าหมายด้วยกาวติดแม่เหล็ก สเปรย์ (เอ็ม-สเปรย์). เมื่อพิจารณาถึงระดับที่จำเป็นในการควบคุมหุ่นยนต์และขนาดของพวกมัน นักวิจัยคิดว่ากลยุทธ์การยึดเกาะนี้สามารถเอาชนะข้อจำกัดด้านความสามารถในการเปลี่ยนรูปของมิลลิโรบอทได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยไม่คำนึงถึงขนาดหรือรูปร่างของเป้าหมาย
สเปรย์ M ประกอบด้วยโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ (PVA) กลูเตนและอนุภาคเหล็ก PVA และกลูเตนให้ความสามารถในการยึดติดของ M-spray (เรียกว่า M-skin) อนุภาคเหล็กในขณะเดียวกันก็ให้ส่วนประกอบแม่เหล็กซึ่งตอบสนองต่อทิศทางและความแรงของสนามแม่เหล็กที่ใช้ซึ่งทำหน้าที่เป็นกลไกขับเคลื่อน สเปรย์ M สามารถสร้างฟิล์มที่บางเพียงพอ (100 ถึง 250 µm) เพื่อไม่ให้รบกวนขนาด โครงสร้าง หรือสัณฐานวิทยาดั้งเดิมของเป้าหมาย
นักวิจัยได้ทดสอบอุปกรณ์ของพวกเขา
ภายใต้ความแรงของสนามแม่เหล็กที่แตกต่างกัน (0 ถึง 200 mT) ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการออกแบบที่ไม่มีชีวิตสามารถเปลี่ยนเป็นมิลลิโรบอทแบบเดิน กลิ้ง คลาน และพลิกกลับได้ ยิ่งไปกว่านั้น นักวิจัยยังสามารถตั้งโปรแกรมความสามารถในการนำทางของมิลลิโรบอทใหม่ได้ตามความต้องการ การตั้งโปรแกรมใหม่นี้ขึ้นอยู่กับทิศทางและความแรงของสนามแม่เหล็กที่ใช้ ร่วมกับทิศทางการกระจายและการจัดตำแหน่งของอนุภาคแม่เหล็ก
ศักยภาพในการใช้งานด้านชีวการแพทย์เนื่องจากส่วนประกอบทั้งหมดของ M-spray ได้แก่ PVA อนุภาคกลูเตนและธาตุเหล็ก สามารถเข้ากันได้ทางชีวภาพ นักวิจัยจึงพยายามทดสอบความเป็นไปได้ของมิลลิโรบอทสำหรับการประยุกต์ใช้ทางชีวการแพทย์ เช่น การนำส่งยา สำหรับสิ่งนี้ ทีมงานได้ทำการ ทดลอง ในร่างกายในกระต่ายที่ดมยาสลบ โดยใช้การถ่ายภาพรังสีวิทยาเพื่อติดตามเส้นทางของยาที่ห่อหุ้มในแคปซูลที่เคลือบด้วยสเปรย์ M เมื่อแคปซูลไปถึงพื้นที่เป้าหมาย นักวิจัยได้สลายสารเคลือบ M-spray โดยการใช้สนามแม่เหล็กสั่น เนื่องจากวัตถุดิบสามารถเข้ากันได้ทางชีวภาพ สารเคลือบที่สลายตัวจึงสามารถดูดซึมและขับออกทางร่างกายได้โดยมีผลเพียงเล็กน้อย
เพื่อเพิ่มความเสถียรของแคปซูลจัดส่งยาที่เคลือบด้วยสเปรย์ M ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดสูง นักวิจัยวางแผนที่จะเปลี่ยนอนุภาคเหล็กด้วยอนุภาคนิกเกิลในอนาคต การค้นพบเบื้องต้นได้แสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้สามารถยืดอายุความคงตัวของแคปซูลจากแปดถึง 30 นาที
ผลการทดลองของเราระบุว่าสามารถสร้าง
มิลลิโรบอทที่แตกต่างกันด้วย M-spray ที่ปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อม สภาพพื้นผิว และสิ่งกีดขวางต่างๆ เราหวังว่ากลยุทธ์การก่อสร้างนี้จะมีส่วนช่วยในการพัฒนาและประยุกต์ใช้มิลลิโรบอทในสาขาต่างๆ เช่น การขนส่งเชิงรุก เซ็นเซอร์ที่เคลื่อนย้ายได้ และอุปกรณ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับงานในพื้นที่จำกัด” Shen กล่าว
ในปี 2013 เมื่อ Rodríguez-Fortuño และเพื่อนร่วมงานของเขากำลังทำงานเกี่ยวกับไดโพลโพลาไรซ์แบบวงกลม (เลียนแบบโดยใช้ช่องเรืองแสงในฟิล์มทองคำ) ถัดจากท่อนำคลื่น พวกเขานำ “ปรากฏการณ์ที่น่าสนใจ” ของพวกเขาไปที่ Konstantin Blikh นักวิจัยที่ RIKEN ในญี่ปุ่น Bliokh ได้พัฒนาทฤษฎีที่เสนอว่าลำแสงสามารถรับองค์ประกอบโพลาไรเซชันนอกระนาบได้ หากมันผ่านการเปลี่ยนแปลงบางอย่าง เช่น การสะท้อนภายในทั้งหมดเพื่อสร้าง “สนามหลบหลีก” ที่ไม่แพร่กระจายซึ่งจางหายไปจากพื้นผิวแบบทวีคูณ หรือ โฟกัสแน่น. บทสรุปของงานทฤษฎีนี้คือถ้ารูปแบบแสงที่ไม่แพร่กระจายเหล่านี้มีองค์ประกอบโพลาไรเซชันตามยาว พวกมันอาจมีสปินตามขวาง “แล้วทุกอย่างก็สมเหตุสมผล” โรดริเกซ-ฟอร์ตูโญบอกกับPhysics World
นอกเหนือจากโพลาไรซ์ 2 มิติเมื่อถึงจุดนี้ การสังเกตการหมุนตามขวางได้รวบรวมคานที่มีโพลาไรซ์ทุกประเภทในตอนแรก จากนั้นจึงโฟกัสหรือสะท้อนกลับ ผลลัพธ์เหล่านี้บอกเป็นนัยว่าโพลาไรซ์ของลำแสงเริ่มต้นไม่ส่งผลต่อการวัดการหมุนตามขวาง ในขณะเดียวกัน การคาดการณ์เชิงทฤษฎีเพิ่มเติมยังไม่ได้รับการทดสอบ ซึ่งรวมถึงการคาดการณ์ที่เสนอว่าการหมุนตามขวางควรปรากฏขึ้นแม้จะไม่มีโพลาไรเซชันใดๆ ในลำแสงเริ่มต้น
เหตุผลก็คือ เมื่อพิจารณาองค์ประกอบตามยาวของสนามไฟฟ้าแล้ว สนามแสงจะหยุดเป็นปรากฏการณ์ 2 มิติ และจะต้องอธิบายในรูปแบบ 3 มิติแทน จากมุมมองนั้น แม้แต่ลำแสงที่ไม่มีโพลาไรซ์อย่างสมบูรณ์ในแบบ 2D ก็ยังมีการโพลาไรซ์ในระดับที่ไม่เป็นศูนย์ในแบบ 3 มิติ เพียงเพราะมันไม่มีส่วนประกอบตามยาว ด้วยเหตุนี้ Blikh จึงตั้งคำถามสำหรับนักวิจัยของ King ที่นำโดยAnatoly Zayatsพวกเขาสามารถสาธิตผลกระทบนี้ในการทดลองได้หรือไม่?
คำตอบสุดท้ายคือ “ใช่” แม้ว่าDiane Rothนักวิจัยดุษฎีบัณฑิตที่ King’s กล่าวว่าการทดลองนี้ “ไม่ได้ยากที่สุด” แต่ก็มีความท้าทายที่คาดไม่ถึงอยู่บ้าง “ความยากลำบากประการหนึ่งคือการหาแหล่งกำเนิดแสงที่ไม่มีขั้วอย่างแท้จริงซึ่งสร้างความเข้มเพียงพอสำหรับการวัดผล” Roth ผู้ซึ่งทำงานเกี่ยวกับการทดลองวัดการหมุนรอบจากสนามหลบหลีกกล่าว เนื่องจากแสงเลเซอร์ทั้งหมดเป็นแบบโพลาไรซ์ นักวิจัยของกษัตริย์จึงต้องมองหาแหล่งกำเนิดแสงจากที่อื่น ในท้ายที่สุด พวกเขาพบว่าตัวเองทำงานกับ “หลอดไส้แบบถ่อมตน” แทน
Credit : veslebrorserdeg.com walkernoltadesign.com welldonerecords.com wessatong.com wmarinsoccer.com xogingersnapps.com
