p Um condutor de eletricidade, sensor de ambiente, máquina de mudança de forma do tamanho de uma célula humana? É mesmo possível? p Os físicos da Cornell, Paul McEuen e Itai Cohen, não apenas dizem que sim, mas eles realmente construíram o "músculo" para um.

p Com o pesquisador de pós-doutorado Marc Miskin no comando, a equipe fez um exoesqueleto de robô que pode mudar rapidamente de forma ao detectar mudanças químicas ou térmicas em seu ambiente. E, eles afirmam, essas máquinas em microescala - equipadas com aparelhos eletrônicos, cargas fotônicas e químicas - podem se tornar uma plataforma poderosa para a robótica na escala de tamanho de microorganismos biológicos.

p "Você poderia colocar o poder computacional da espaçonave Voyager em um objeto do tamanho de uma célula, "Cohen disse." Então, onde você vai explorar? "

p "Estamos tentando construir o que você pode chamar de 'exoesqueleto' para a eletrônica, "disse McEuen, o John A. Newman Professor de Ciências Físicas e diretor do Kavli Institute em Cornell for Nanoscale Science. "Agora mesmo, você pode fazer pequenos chips de computador que processam muito informações ... mas eles não sabem como se mover ou fazer algo dobrar. "

p Seu trabalho é descrito em "Bimorphs à base de grafeno para tamanho de micron, Máquinas autônomas de origami, "publicado em 2 de janeiro em Proceedings of the National Academy of Sciences . Miskin é o autor principal; outros colaboradores incluíram David Muller, o professor de engenharia Samuel B. Eckert, e os alunos de doutorado Kyle Dorsey, Baris Bircan e Yimo Han.

p As máquinas se movem usando um motor chamado bimorfo. Um bimorfo é uma montagem de dois materiais - neste caso, grafeno e vidro - que se dobra quando impulsionado por um estímulo como o calor, uma reação química ou uma voltagem aplicada. A mudança de forma acontece porque, no caso de calor, dois materiais com respostas térmicas diferentes se expandem em quantidades diferentes na mesma mudança de temperatura.

p Como consequência, o bimorfo se curva para aliviar um pouco dessa tensão, permitindo que uma camada estique mais do que a outra. Ao adicionar painéis planos rígidos que não podem ser dobrados por bimorfos, os pesquisadores localizam a dobra para ocorrer apenas em locais específicos, criando dobras. Com este conceito, eles são capazes de fazer uma variedade de estruturas dobráveis ​​que variam de tetraedros (pirâmides triangulares) a cubos.

p No caso do grafeno e do vidro, os bimorfos também se dobram em resposta a estímulos químicos, levando íons grandes para o vidro, fazendo com que ele se expanda. Normalmente, essa atividade química ocorre apenas na borda externa do vidro quando submerso em água ou algum outro fluido iônico. Uma vez que seu bimorfo tem apenas alguns nanômetros de espessura, o vidro é basicamente todo externo e muito reativo.

p "É um truque bacana, "Miskin disse, "porque é algo que você só pode fazer com esses sistemas em nanoescala."

p O bimorfo é construído usando deposição de camada atômica - quimicamente "pintando" camadas atomicamente finas de dióxido de silício em alumínio sobre uma lamela - e então transferindo por via úmida uma única camada atômica de grafeno no topo da pilha. O resultado é o bimorfo mais fino já feito.

p Uma de suas máquinas foi descrita como sendo "três vezes maior do que um glóbulo vermelho e três vezes menor do que um grande neurônio" quando dobrada. Andaimes dobráveis ​​deste tamanho foram construídos antes, mas a versão deste grupo tem uma vantagem clara.

p "Nossos dispositivos são compatíveis com a fabricação de semicondutores, "Cohen disse." Isso é o que torna isso compatível com nossa visão futura para a robótica nesta escala. "

p E devido à força relativa do grafeno, Miskin disse, ele pode lidar com os tipos de cargas necessárias para aplicações eletrônicas.

p "Se você quiser construir este exoesqueleto eletrônico, " ele disse, "você precisa que ele seja capaz de produzir força suficiente para transportar os componentes eletrônicos. O nosso faz isso."

p Por enquanto, essas minúsculas máquinas não têm aplicação comercial em eletrônica, sensoriamento biológico ou qualquer outra coisa. Mas a pesquisa empurra a ciência dos robôs em nanoescala para frente, McEuen disse.

p "Agora mesmo, não há 'músculos' para máquinas de pequena escala, " ele disse, "então estamos construindo músculos em pequena escala."