A imagem do microscópio eletrônico de varredura mostra a construção semelhante a um pássaro com arranjos de ímãs em nanoescala. Os ímãs podem ser magnetizados em diferentes orientações paralelas às barras de cores. Ao programar sua magnetização, os pesquisadores podem fazer as aves realizarem diferentes movimentos em um campo magnético. Crédito:Paul Scherrer Institute / Swiss Federal Institute of Technology, Zurique
Pesquisadores do Instituto Paul Scherrer PSI e ETH Zurique desenvolveram uma micro-máquina que pode realizar diferentes ações. Primeiro, os nanoímãs nos componentes dos microrrobôs são programados magneticamente e, em seguida, os vários movimentos são controlados por campos magnéticos. Essas máquinas, que têm apenas algumas dezenas de micrômetros de diâmetro, poderia ser usado, por exemplo, no corpo humano para realizar pequenas operações. Os pesquisadores já publicaram seus resultados na revista científica Natureza .
O robô, que mede apenas alguns micrômetros de diâmetro, é uma reminiscência de um pássaro de papel feito com origami - a arte japonesa de dobrar papel. Mas, ao contrário de uma estrutura de papel, o robô se move como por mágica sem uma força visível. Ele bate as asas ou dobra o pescoço e retrai a cabeça. Todas essas ações são possíveis devido ao magnetismo.
Pesquisadores do Instituto Paul Scherrer PSI e ETH Zurique montaram a micro-máquina a partir de materiais que contêm pequenos nanoímãs. Esses nanoímãs podem ser programados para assumir uma orientação magnética específica. Quando os nanoímãs programados são então expostos a um campo magnético, forças específicas atuam sobre eles. Se esses ímãs estiverem localizados em componentes flexíveis, as forças que atuam sobre eles fazem com que os componentes se movam.
Programando os nanoímãs
Os nanoímãs podem ser programados repetidamente. Essa reprogramação resulta em forças diferentes, e novos movimentos resultam.
Para a construção do microrrobô, os pesquisadores fabricaram matrizes de ímãs de cobalto em folhas finas de nitreto de silício. O pássaro construído com este material poderia, então, realizar vários movimentos, como bater, pairando, girar ou deslizar para o lado.
"Os movimentos realizados pelo microrrobô ocorrem em milissegundos, "diz Laura Heyderman, chefe do Laboratório de Experimentos de Materiais Multiescala do PSI e professor de Sistemas Mesoscópicos do Departamento de Materiais, ETH Zurich. "Mas a programação dos nanoímãs leva apenas alguns nanossegundos. Isso torna possível programar os diferentes movimentos um após o outro. Isso significa que o minúsculo micro pássaro pode primeiro bater suas asas, em seguida, deslize para o lado e depois aba novamente. "Se necessário, o pássaro também pode pairar no meio, "diz Heyderman.
Laura Heyderman (à esquerda) e Tian-Yun Huang (ao centro) olham para um modelo do pássaro de origami, enquanto Jizhai Cui observa o microrrobô real sob um microscópio. O que ele pode ver é mostrado no vídeo feito pelos pesquisadores. Crédito:Instituto Paul Scherrer / Mahir Dzambegovic
Microrrobôs inteligentes
Este novo conceito é um passo importante em direção aos micro e nanorrobôs que não apenas armazenam informações para dar uma ação específica, mas também pode ser reprogramado para realizar tarefas diferentes. "É concebível que, no futuro, uma micro-máquina autônoma irá navegar através dos vasos sanguíneos humanos e realizar tarefas biomédicas, como matar células cancerosas, "explica Bradley Nelson, chefe do Departamento de Engenharia Mecânica e de Processos da ETH Zurich. "Outras áreas de aplicação também são concebíveis, por exemplo, microeletrônica flexível ou microlentes que mudam suas propriedades ópticas, "diz Tianyun Huang, pesquisador do Instituto de Robótica e Sistemas Inteligentes da ETH Zurich.
Além disso, aplicações são possíveis nas quais as características das superfícies mudam. "Por exemplo, eles podem ser usados para criar superfícies que podem ser umedecidas pela água ou repelir a água, "diz Jizhai Cui, engenheiro e pesquisador do Mesoscopic Systems Lab.
