最佳推进:帮助纳米级机器人更好地游泳

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在理工学院三系的研究人员已经完成了一个跨学科的研究,揭示了纳米机器人,可以在人体内执行各种任务的最佳配置。该模型提高了以前的自然模型。  

由Technion的Wolfson化学工程系Alex Leshansky教授的研究团队包括三种不同的理工学院成员(其他的是数学系和物理系)分析了纳米级的优化配置所设计的“游泳”通过人体机器人。他们的研究结果最近发表在科学机器人 

在过去的十年中,世界各地的研究小组一直致力于开发纳米或微米级的机器人,可以在液体环境中移动。这些机器人提供各种机会,在重要的生物医学应用,包括药物输送。 

对于这些微型机器人的设计灵感来自细菌,它用细长的尾巴的鞭毛的螺旋运动。为鞭毛在液体中旋转时,它创造了推动细菌摩擦。受此启发的自然机制,研究小组已经开发出微小的螺旋形的旋转磁场驱动 

这种方法虽然具有很多优势(包括磁场的低功耗的要求),创造这些螺旋是复杂的。因此,研究人员建议使用磁性纳米粒子随机集群为微小的“游泳者”。这样的集群可以很容易地使用一个简单的聚合工艺制备。但在这篇科学机器人,Technion研究人员证明这种方法不会产生最佳的结果。 

作为研究的一部分,理工学院的研究人员开发的计算根据它们的形状和磁化的磁泳客的最佳速度理论。作为一个结果,他们现在可以计算随机集群的最大速度,并为这些小运动员的最佳形状。与预期相反,他们发现薄层螺旋来自大自然的灵感不是最佳的形状,而是一种扭曲的两端厚弧。这个最佳的螺旋桨被证明比以前开发的随机集群移动快得多。 

Leshansky教授说,这项研究的结果将导致更有效的微型机器人的发展:“这个领域的大多数研究者认为,小小的游泳设备仿生螺旋形状是最优的。令我们惊讶的是,我们发现,最佳的形状比螺旋而不同,能够展示更高效的结构。” 

该研究是由科学研究和发展的德国以色列基金会的赞助(GIF),以色列科学基金会(ISF),和移民的科学家整合资助部犹太和集成和高等教育委员会的预算和规划C同意。

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