به گزارش ایسنا، ربات‌های کوچک ۵۰ برابر باریک‌تر از قطر موی انسان، قابلیت‌های جالبی را نشان داده‌اند. آنها می‌توانند کار کردن با اشیایی را که برای دست انسان بیش از اندازه کوچک هستند، کنترل کنند. این ویژگی ربات‌ها، دانشمندان را به یک رویای بلندمدت نزدیک می‌کند که تعامل مستقیم با دنیای میکروسکوپی است.

به نقل از فیز، موجودات بیولوژیکی در محیط‌های آبی مانند سلول‌ها یا باکتری‌ها ارتباط ویژه‌ای را با این هدف دارند. مدیریت چنین اهدافی با یک روش کنترل‌شده و هدفمند، همچنان یک چالش بزرگ است.

گروهی از پژوهشگران «دانشگاه جولیوس-ماکسیمیلیانز وورتسبورگ»(JMU) نشان داده‌اند که چگونه می‌توان این پاک‌کننده‌های میکروسکوپی را به کار گرفت و دقیقاً کنترل کرد. نانوربات‌های ارائه‌شده توسط این گروه پژوهشی نشان می‌دهند که دستکاری کنترل‌شده از جمله جمع‌آوری و جابه‌جایی باکتری‌ها در حال حاضر قابل دستیابی است.

یک چالش کلیدی این است که چگونه می‌توان چنین ماشین‌های کوچکی را به حرکت درآورد و هدایت کرد. این گروه پژوهشی به سرپرستی پروفسور «برت هخت»(Bert Hecht) پیشتر نیز در این رویکرد پیشگام بوده‌اند. آنها از پس‌زنی فوتون‌های منفرد برای حرکت دادن دستگاه‌های میکرومتری موسوم به ریزپهپاد استفاده می‌کنند.

این دستگاه‌ها شامل حداکثر چهار نانوآنتن پلاسمونیک هستند که نور با رنگ و مارپیچ خاص را جذب کرده و آن را به صورت جهت‌دار منتشر می‌کنند. هر فوتون هدایت‌شده، نیروی پس‌زنی را ایجاد می‌کند که قابل مقایسه با پس‌زنی هنگام شلیک گلوله است. با توجه به جرم بسیار کم ریزپهپادها، این امر به شتاب‌ها و سرعت‌های قابل توجهی می‌انجامد.

پژوهشگران در این پروژه‌ موفق شدند ربات‌های نوری را به اندازه‌های کمتر از یک میکرومتر کوچک‌تر کنند. عامل کلیدی، ساده‌سازی مکانیسم فرمان بدون به خطر انداختن نیروی محرکه مبتنی بر فوتون بود.

پژوهشگران از تمایل سیم‌های آنتن نانومقیاس تعبیه‌شده در ربات برای هم‌تراز شدن با جهت قطبش نور فرودی استفاده می‌کنند. آنها با کنترل قطبش نور می‌توانند جهت‌یابی نانوربات را هدایت کنند؛ در حالی که نیروی محرکه همچنان توسط پس‌زنی فوتون هدایت می‌شود. این اصل یادآور فرمان در وسایل نقلیه ماکروسکوپی است.

«جین کین»(Jin Qin)، پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: ما در اصل یک نانوربات نوری ساخته‌ایم که می‌تواند باکتری‌ها را ردیابی و جمع‌آوری کند. با ساده‌سازی طراحی، به اندازه‌ای رسیده‌ایم که این ربات‌ها می‌توانند مستقیماً در دنیای میکروبی عمل کنند و تقریباً مانند دستگاه‌های تمیزکننده میکروسکوپی باشند.

این نانوربات‌ها به‌طور قابل‌توجهی چابک هستند. آنها می‌توانند چرخش‌های بسیار سریع ۹۰ درجه‌ای داشته باشند که به آنها امکان می‌دهد تا نواحی بزرگی از یک نمونه را به‌ طور سیستماتیک و کارآمد بررسی کنند. 

علاوه بر این، نانوربات‌ها قادر به جذب، انتقال و آزادسازی انتخابی تعداد قابل توجهی از باکتری‌ها هستند. این ویژگی، نانوربات‌ها را قادر می‌سازد تا با جمع‌آوری باکتری‌ها و قرار دادن آنها در مکان‌های تعریف‌شده، محیط‌های میکروسکوپی را در شرایط آزمایشگاهی کنترل‌شده به‌طور مؤثر تمیز کنند.

هخت گفت: این نمونه‌ قابل توجهی از چگونگی استفاده از نور نه تنها برای مشاهده‌ دنیای میکروسکوپی، بلکه برای شکل‌دهی فعال به آن است. ایده‌ ربات‌های نظافتچی کوچک ممکن است آینده‌نگرانه به نظر برسد، اما ما در حال حاضر اصول فیزیکی را نشان می‌دهیم که این امر را ممکن می‌سازند.

حتی هنگام انتقال خوشه‌های بزرگتر باکتری، نانوربات‌ها کاملاً قابل مانور باقی می‌مانند، اما سرعت آنها کمی کاهش می‌یابد. این استحکام، پتانسیل نانوربات‌ها را برای کاربردهای آینده در میکروبیولوژی، تحقیقات زیست‌پزشکی و دستکاری هدفمند در مقیاس میکرو برجسته می‌کند. 

این پژوهش در مجله «Nature Communications» به چاپ رسید.