최근 남동대학교 지능형 재료 연구소 및 화학 및 화학 공학부의 학장이자 수석 과학자인 Li Quan 팀은 마이크로 콜로이드 로봇의 조립 및 제어 분야에서 중요한 진전을 이루었습니다. 관련 결과는 미국국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences and United States of America, PNAS)에 "Colloidal Tubular Microrobots for Cargo Transport and Compression"이라는 제목으로 온라인 게재되었습니다.
남동대학교 박사과정 학생인 Wang Xiaoyu가 제1저자로, Li Quan과 젊은 교사 Yang Tao가 공동 교신저자로 참여합니다.
마이크로나노 로봇은 마이크로나노 규모에서 제어 가능한 작동 및 인식을 달성하고 궁극적으로 생체 내 약물 전달 및 질병 치료를 달성할 수 있는 복잡한 시스템을 의미합니다. 자연의 벌 떼와 물고기 떼에서 영감을 받은 마이크로 로봇 떼는 공동 추진, 전달 및 신호 전송 모드로 인해 점점 더 많은 주목을 받고 있습니다. 새로운 유형의 마이크로 로봇 시스템으로서 외부 장 반응 콜로이드의 동적 조립은 로봇 클러스터를 위한 효과적인 수단으로 사용될 수 있습니다. 그러나 기존 콜로이드 로봇 조립 구조는 밀도가 높은 콜로이드 집합체로 제한되어 기능이 크게 제한됩니다. 복잡한 콜로이드 조립 구조-기능 시스템을 구축하고 해당 구조-활동 관계를 설정하는 방법은 시급히 극복해야 할 과제입니다.
Li Quan 팀은 준안정 콜로이드 구조 조립 방법을 제안했습니다. 조립 경로 설계를 통해 초상자성 콜로이드 미세구로부터 복잡한 3차원 중공 관형 구조를 조립한 것은 이번이 처음이었습니다. 이 방법은 광범위한 적용 범위를 가지며 혈액을 포함한 비뉴턴 유체에서 200나노미터에서 30미크론까지의 초상자성 콜로이드 입자를 반복적으로 조립할 수 있습니다. 조립된 마이크로튜브 로봇은 외부 자기장을 통해 3차원 추세, 추진 방향, 속도를 정밀하게 제어할 수 있다. 내부 빈 공간을 통해 이러한 관형 마이크로 로봇이 지침에 따라 물품을 잡고, 운반하고, 방출할 수 있습니다. 또한 두 개의 미세소관 로봇이 축을 따라 병합되어 새로운 로봇을 형성할 수 있습니다. 다른 조립 구조와 비교하여 미세소관 로봇의 준안정 구조는 방사형 반복 압축을 유지할 수 있으므로 마이크로핀셋으로 사용하여 내부 적혈구 및 기타 유연한 화물을 압착하여 대상 물체의 현장 감지를 달성할 수 있습니다. 이 연구는 복잡한 콜로이드 조립과 마이크로로봇 조작에 대한 새로운 아이디어를 제공합니다.
이 연구 작업은 장쑤성 "이중 기업가 정신 팀", 장쑤성 자연과학 재단 및 기타 프로젝트의 자금 지원을 받았습니다.