Araştırmacı Marc Miskin‘in başında olduğu ekip; çevresindeki kimyasal veya termal değişiklikleri algılayarak, şeklini hızla değiştirebilen bir “exoskeleton”- “robot dış iskeleti” oluşturdu. Ayrıca elektronik, fotonik ve kimyasal yüklerle donatılmış olan bu mikroskopik makinelerin; biyolojik mikroorganizmaların boyutunda robotik açıdan güçlü bir platform haline gelebileceğini de iddia ediyorlar.
Kavli Enstitüsü Müdürü McAuen, “Elektronik için ‘dış iskelet’ dediğimiz şeyi inşa etmeye çalışıyoruz. Şu anda, çok fazla bilgi işlemeyi gerçekleştiren küçük bilgisayar çipleri yapabiliyoruz. Ancak nasıl hareket ettirileceği veya nasıl büküleceğini bilmiyorlar.”
Makineler, bimorph adı verilen bir motorla hareket eder. Bir bimorph; ısı, kimyasal reaksiyon veya uygulanan voltaj gibi bir uyarı ile yönlendirildiğinde kıvrılan iki materyalin (grafen ve cam) birleşimidir. Şekil değişikliği, ısı durumunda farklı termal tepkilere sahip, iki malzemenin aynı sıcaklık değişimi üzerinden farklı miktarlarda genişlemesi nedeniyle oluşur.
Sonuç olarak, bimorph, bu gerginliğin bir kısmını hafifletir ve bir tabakanın diğerinden daha fazla uzatılmasını sağlar. Araştırmacılar; bimorph’larla bükülemeyen katı düz paneller ekleyerek; eğilmeyi sadece belirli yerlerde gerçekleşip, katlanmalar oluşturacak şekilde konumlandırıyor. Bu konseptle, tetrahedra (üçgen piramitler) ile küpler arasında değişen çeşitli katlama yapıları yapabiliyorlar.
Grafen ve cam durumunda, bimorph’lar ayrıca büyük iyonları camın içine doğru itip, kimyasal uyarılara tepki olarak katlanırlar. Bu da genleşmesine neden olur. Tipik olarak bu kimyasal aktivite; suya veya başka bir iyonik sıvıya batırıldığında, camın en dış kenarında meydana gelir. Bimorph’lar sadece birkaç nanometre kalınlığa sahip olduklarından, cam temel olarak dış kenarda ve çok reaktiftir. (Miskin, bu etkileşimin sadece nanoküre sistemleriyle yapılabilecek bir şey olduğunu söylüyor.)
Bimorph, atomik katman birikimi kullanılarak inşa edilmiştir. Daha sonra yığın üstüne tek bir atomik grafen katının ıslak olarak aktarılması ile oluşturulmuştur. Sonuç şimdiye kadar yapılmış en ince bimorph’un elde edilmiş olması…
Makinelerinden bir tanesi katlandığında “kırmızı kan hücresinden üç kat daha büyük ve büyük bir nörondan üç kat daha küçük” olarak tanımlandı. Bu boyuttaki katlanır iskele daha önce inşa edilmiş ancak grubun bu versiyonunun açık bir avantajı var.
Cohen: “Cihazlarımız yarı iletken üretimi ile uyumlu. Bu da, gelecekteki robotik vizyonumuzla bu ölçekte uyumlu hale getiren şeydir.”
Miskin, grafen‘in göreli gücü nedeniyle, elektronik uygulamalar için gerekli olan yük türlerini işleyebileceğini belirtti.
Şimdilik, bu minik makinelerin elektronik, biyolojik algılama veya başka herhangi bir konuda ticari bir uygulaması yok.
McEuen: “Araştırma, nanoscale robotların bilimini ileriye götürüyor. Şu anda, küçük ölçekli makineler için ‘kaslar’ yok ve biz bu küçük ölçekli kasları inşa ediyoruz”
Bu çalışma Cornell NanoScale Bilim ve Teknoloji Tesisi‘nde yapıldı ve Cornell Malzeme Araştırma Merkezi, Ulusal Bilim Vakfı, Bilimsel Araştırma Hava Kuvvetleri Ofisi ve Cornell’deki Kavli Enstitüsü tarafından desteklendi.
