Kapat

Hücre Büyüklüğündeki Robotlara Doğru İlk Adım Atıldı

Boyutu bir insan hücresinin büyüklüğünde olup elektriği geçirebilen, çevresini algılayabilen ve şekil değiştirebilen bir mekanizma sizce mümkün olabilir mi?

Cornell Üniversitesi‘ndeki fizikçiler Paul McEuen ve Itai Cohen bu soruya cevap olarak sadece evet demekle kalmayıp, hayata geçirmek adına ilk adımı da attılar.

Doktora sonrası araştırmacı Marc Miskin‘in başında olduğu ekip, çevresindeki kimyasal veya termal değişiklikleri hissettikten sonra şeklini hızla değiştirebilen bir robot dış iskeleti tasarladı. Biyolojik mikroorganizma boyutları ölçeğinde tasarlanan bu mikroskopik makineler; elektronik, fotonik ve kimyasal yüklerle donatılmış.

Voyager uzay gemisinin hesaplama gücünü, hücre büyüklüğündeki bir nesneye yerleştirebilirsiniz. – Itai Cohen

McEuen, “Elektronik için ‘dış iskelet’ dediğiniz şeyi inşa etmeye çalışıyoruz. Şu anda, çok fazla bilgiyi işlemeyi gerçekleştirebilen küçük bilgisayar çipleri yapılabiliyor. Ancak bu çipler, nasıl hareket ettirileceğini veya bir şeylerin büküleceğini bilmiyorlar.” dedi.

Makinelerin çalışma prensibi nasıl?

Grafen-Cam Bimorf Yapılar

Grafen cam bimorflar, (üstten alta doğru) tetrahedron, kontrol edilebilir ziftler, yüksek açılı katlılar ve klipsler, çift yönlü katlama özellikli temel origami motifleri ve kutular da dahil olmak üzere sayısız mikron ölçekli 3B yapıları imal etmek için kullanılabilir.

Makineler, bimorf adı verilen bir motorla hareket eder. Bimorf; ısı, kimyasal reaksiyon veya uygulanan voltaj gibi bir uyarı ile yönlendirildiğinde kıvrılan iki materyalin (grafen ve cam) birleşimidir. Şekil değişikliği, ısınma durumunda farklı termal tepkilere sahip iki materyalin aynı sıcaklık değişimi üzerinden farklı miktarlarda genişlemesi nedeniyle oluşur.

Sonuç olarak, bimorf bu gerginliğin bir kısmını hafifletir ve bir tabakanın diğerinden daha fazla uzatılmasını sağlıyor. Araştırmacılar sisteme bimorflarla bükülmeyen katı düz paneller ekleyerek, eğilmeyi sadece belirli yerlerde gerçekleştirip, katlanmalar oluşturacak şekilde konumlandırıyorlar. Bu konsept ile, tetrahedra (üçgen piramitler) ile küpler arasında değişen çeşitli katlama yapıları yapabiliyorlar.

Grafen ve cam durumunda, bimorflar ayrıca büyük iyonları camın içine doğru iterek kimyasal uyarılara yanıt olarak katlanırlar ve bu da genleşmesine neden olur. Tipik olarak bu kimyasal aktivite, suya veya başka bir iyonik sıvıya batırıldığında camın dış kenarında meydana gelir. Bimorflar sadece birkaç nanometre kalınlığa sahip olduklarından çok reaktiftir.

Elde ettiğimiz sonuçlar büyük bir başarı. Çünkü bu sadece nanoküre sistemleriyle yapabileceğiniz bir şey. – Marc Miskin

Bimorf yapı nasıl elde edildi?

Bimorf, atomik katman birikimi kullanılarak inşa edilmiştir. Kimyasal olarak atomik düzeyde ince bir silikon dioksit tabakasının kaygan alüminyum üzerine “boyanması” – daha sonra yığın üstüne tek bir atomik grafen katının ıslak olarak aktarılması ile oluşturulmuştur. Sonuç olarak da şimdiye kadar yapılmış en ince bimorf elde edilmiştir.

Grafen-cam bimorfların temel yapısı

Grafen-cam bimorfların temel yapısı. (2 nm kalınlığındaki cam tabakasına bağlı grafen tabakası)

Mekanizmalardan bir tanesi katlandığında “kırmızı kan hücresinden üç kat daha büyük ve büyük bir nörondan üç kat daha küçük” olarak tanımlandı. Bu boyuttaki katlanır yapılar daha önce inşa edilmiş ancak bu yeni versiyonun açık bir avantajı var. Cohen bu avantajı; “Cihazlarımız yarı iletken üretimi ile uyumlu. Mekanizmayı, gelecekteki robotik vizyonumuzla önemli ölçekte uyumlu hale getiren şey bu” sözleriyle açıklıyor.

Miskin, grafen’in göreceli gücü nedeniyle, elektronik uygulamalar için gerekli olan yük türlerini işleyebileceğini belirtti; “Eğer bu elektronik dış iskeleti yapmak istiyorsanız elektronik taşıma için yeterince kuvvet üretebilmeye ihtiyacınız olacak. Bizim yaptığımız da bu.”

Şimdilik, bu minik makinelerin elektronik, biyolojik algılama veya başka herhangi bir konuda ticari uygulaması yok. Ancak McEuen yaptığı açıklamada, “Araştırma nanoölçekli robotların bilimini ileriye doğru itiyor.” dedi.

Sizin için önerdiklerimiz:

Tolga Gümüş

Yıldız Teknik Üniversitesi, Metalürji ve Malzeme Mühendisliği bölümünde öğrenim gören, bilimin ve teknolojinin ışığında kendisini geliştirmeye çalışan genç bir mühendis adayıyım. İlgi duyduğum farklı kategorilerdeki haber ve yazılarımı sizlerle paylaşacağım.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir