Uma equipe francesa de nanorrobótica do Femto-ST Institute em Besançon, França, montou um novo sistema microrobótico que empurra as fronteiras das nanotecnologias ópticas. Combinando várias tecnologias existentes, a nanofábrica µRobotex constrói microestruturas em uma grande câmara de vácuo e fixa componentes em pontas de fibra óptica com precisão nanométrica. A construção da micro-casa, relatado no Journal of Vacuum Science and Technology A , demonstra como os pesquisadores podem avançar as tecnologias de sensoriamento óptico ao manipular armas de íons, feixes de elétrons e pilotagem robótica finamente controlada.

Até agora, tecnologias de laboratório em fibra não tinham atuadores robóticos para nanomontagem, portanto, trabalhar nessa escala inibia os engenheiros de construir microestruturas. Essa inovação permite que elementos sensores miniaturizados sejam instalados em pontas de fibra para que os engenheiros possam ver e manipular diferentes componentes. Com este avanço, fibras ópticas tão finas quanto cabelo humano podem ser inseridas em locais inacessíveis como motores a jato e vasos sanguíneos para detectar níveis de radiação ou moléculas virais.

"Pela primeira vez, fomos capazes de realizar padronização e montagem com menos de 2 nanômetros de precisão, que é um resultado muito importante para a comunidade de robótica e óptica, "disse Jean-Yves Rauch, um autor no papel.

Os engenheiros franceses combinaram todos os componentes tecnológicos para a nanomontagem - um feixe de íons focalizado, um sistema de injeção de gás e um pequeno robô manobrável - em uma câmara de vácuo, e instalou um microscópio para visualizar o processo de montagem. "Decidimos construir o microhouse na fibra para mostrar que somos capazes de realizar essas montagens de microssistema no topo de uma fibra óptica com alta precisão, "Rauch disse.

Construir uma microhouse é como fazer um dado gigante de um pedaço de papel, mas a nanomontagem requer ferramentas mais sofisticadas. O feixe de íons focalizado é usado como uma tesoura para cortar ou marcar o "papel" da membrana de sílica da casa. Uma vez que as paredes dobram em posição, uma configuração de energia mais baixa é selecionada na pistola de íons, e o sistema de injeção de gás fixa as bordas da estrutura no lugar. O feixe de íons de baixa potência e a injeção de gás, em seguida, crepita suavemente um padrão de azulejos no telhado, um detalhe que enfatiza a precisão e flexibilidade do sistema.

Nesse processo, a arma de íons tinha que se concentrar em uma área de apenas 300 micrômetros por 300 micrômetros para disparar íons na ponta da fibra e na membrana de sílica. "É muito desafiador pilotar o robô com alta precisão neste ponto de cruzamento entre os dois feixes, "Rauch disse. Ele explicou que dois engenheiros trabalharam em vários computadores para controlar o processo. Muitas etapas já são automatizadas, mas, no futuro, a equipe espera automatizar todas as etapas de montagem da robótica.

Agora, usando o sistema µRobotex, esses engenheiros estão construindo microestruturas funcionalizadas para detectar moléculas específicas anexando suas microestruturas às fibras ópticas. A equipe de nanorobóticos espera expandir ainda mais os limites da tecnologia, construindo estruturas menores e fixando-as em nanotubos de carbono, apenas 20 nanômetros a 100 nanômetros de diâmetro.