DergiRobotik

Hücre Büyüklüğünde Robotlar Nasıl Üretilir?

MIT’deki araştırmacıların “syncells” olarak adlandırdığı yeni mikroskobik cihazlar (sentetik hücrelerin-synthetic cells kısaltılmış ifadesi), kan dolaşımında meydana gelen hastalıkları araştırmak, gaz veya petrol boru hattındaki koşulları gözlemlemek için kullanılabilir. Ayrıca bu teknik sayesinde, çevresel, endüstriyel veya tıbbi izleme için küçük ve kendi kendine çalışan yeni cihazlar geliştirilebilir ve seri olarak üretilebilir.

Ekip, bu kadar küçük cihazları büyük miktarda yapmak amacıyla, atomik-ince doğal kırılma sürecini kontrol etmek için kırılgan malzemeler geliştirirdi. Kırılma çizgilerini, öngörülebilir büyüklük ve şekildeki küçük cepler üretecek şekilde yönlendirdiler. Bu ceplerin içine veri toplayabilen, kaydedebilen ve çıktı bilgisi verebilen elektronik devreler ve malzemeler yerleştirildi. Bu yeni süreç araştırmacılar tarafından “Autoperforation” olarak adlandırılır.

Sistemde, küçük syncelllerin dış yapısını oluşturan grafen adı verilen iki boyutlu bir karbon kullanır. Malzemenin bir katmanı, bir yüzey üzerine serilir, daha sonra, cihazlar için elektroniği içeren polimer malzemenin küçük noktaları, bir mürekkep püskürtmeli yazıcı tarafından gelişmiş bir laboratuvar versiyonu ile depolanır. Daha sonra üste ikinci bir grafen tabakası serilir.

Kontrollü kırılma

MIT Profesörü Michael Strano; İnsanlar grafeni , “disket” yapılı, ultra ince ve son derece güçlü bir malzeme olarak düşünür ama aslında kırılgandır. Ancak ekip, bu kırılganlığı bir sorun olarak düşünmekten ziyade avantajlarından nasıl yararlanabileceğini anladı. Kırılganlığını kullanabileceğimizi keşfettik. Keşfimiz sayesinde, kırığın yönlendirilmesine neden olacak bir zorlanma alanı uygulayarak, bunu kontrollü bir imalat için kullanıyoruz.”

Ama yeni sistem sadece kırılma sürecini kontrol eder, böylece kırık bir pencerenin kalıntıları gibi rastgele malzeme parçaları üretmekten ziyade, düzgün bir şekil ve boyutta parçalar üretir. Grafenin üst tabakası yuvarlak biçimli polimer nokta dizisi üzerine yerleştirildiğinde, grafenin, sütunların yuvarlak kenarlarını örttüğü yerde yüksek gerilme çizgileri oluşturur. Sonuç olarak, kırıklar bu sınırlar boyunca yoğunlaşır ve oldukça şaşırtıcı bir şekilde grafen tamamen kırılır. Ancak kırılma, sütunun çevresi etrafına doğru yönelir. Mikroskobik bir delik açıcı tarafından temiz bir şekilde kesilmiş, düzgün görünen, yuvarlak bir grafen parça elde edilir.

Araştırmacılar ayrıca, grafenlere ek olarak; molibden disülfit ve hexagonal boron nitride gibi diğer iki boyutlu materyallerin de işe yaradığını göstermiştir.

Hücre benzeri robotlar

Strano; “Bir insan kırmızı kan hücresinden, yaklaşık 10 mikrometre çapında ve 10 kat daha büyük olan bu küçük nesneler, canlı bir biyolojik hücre gibi görünmeye ve davranmaya başlar. Aslında, bir mikroskop altında incelendiğinde, çoğu insanı bunun bir hücre olduğuna muhtemelen ikna edebilirsiniz.”

Syncells’in endüstriyel veya biyomedikal izleme için kullandığı potansiyel kullanımların dışında, küçük cihazların yapımı için de büyük potansiyele sahip bir yenilik. Lisans öğrencisi Albert Liu; “Kontrollü kırılmanın bir üretim yöntemi olarak kullanılmasına ilişkin bu genel prosedür, birçok uzunluk skalasında genişletilebilir. Temel olarak herhangi bir 2-D malzeme seçimi ile kullanılabilir. Prensip olarak, geleceğin araştırmacıları bu ince atomik yüzeyleri diğer disiplinlerdeki uygulamalar için istenilen herhangi bir şekle veya forma uyarlamalarına imkan sağlar. Şu anda mevcut ve bağımsız olan, tek başına entegre mikroelektronik üretmenin yek yoludur. Serbest hareket edebilen cihazlar olarak işlev görebilecekler. İçeriğindeki elektronik aksamın doğasına bağlı olarak, bu aygıtlar hareket kabiliyeti, çeşitli kimyasalların veya diğer parametrelerin algılanması ve bellek depolama özellikleri ile donatılabilir.”

Ekip bir gösteri olarak, M, I ve T harflerini bilgiyi çeşitli seviyelerde elektriksel iletkenlik olarak saklayabilen bir syncell içindeki bellek dizisine “yazdı” ve bu bilgi daha sonra bir elektrik probu kullanarak “okundu”. Materyal, verilerin yazılabileceği bir elektronik bellek formu olarak işlev görebileceğini gösterdi. Okunur ve istenildiği zaman silinebilir. Verileri güç ihtiyacı olmadan da koruyabilir ve bilgilerin daha sonra toplanmasına izin verir. Araştırmacılar, parçacıkların elektronlar için zorlu bir çözücü olan su içinde yüzdüğü zaman bile bir ay boyunca kararlı olduklarını gösterdi.

Strano; “Mikro ve nano fabrikasyon* için yepyeni bir araç takımı olacağını düşünüyorum.”

 

*Mikrofabrikasyon: mikrometre ölçekli yapılar üzerinde çalışan bir üretim tekniğidir. İlk örnekleri tümleşik devreler üzerinde uygulanan teknik “yarı iletken aygıt üretimi” olarak da adlandırılmaktadır.

*Nanofabrikasyon: Atom ve molekül düzeyinde elektromekanik ürünlerin elde edilme işlemleri.

 

Kaynak:
MIT NewsScienceDaily
Etiketler
1 Oy2 Oy3 Oy4 Oy5 Oy (2 oy verildi, Ortalama: 5 üzerinden 5,00 oy )
Loading...

Benzer Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Close