Hücre Boyutunda Robotlar Nasıl Üretilir
Fotoğraf : Bu fotoğraf, yüzeyin bir dizi yuvarlak olarak üzerine döküldüğü grafen üzerindeki çevreleri gösterir ve bu diskler, sayfadan ayrılmasına neden olacak gerilmeleri oluşturur. Tabakadaki gri çubuk, diskleri yüzeyden kaldırmak için kullanılan sıvıdır.
Bir hücreden daha büyük olmayan mini robotlar, MIT’deki araştırmacılar tarafından geliştirilen, yeni bir yöntem kullanılarak seri şeklinde üretilebilir. Ekip “syncells” (sentetik hücreler için kısa adlandırma) olarak adlandırılan mikroskobik cihazları, petrol veya gaz boru hattındaki koşulları izlemek veya kan dolaşımı sırasında hastalıkları araştırmak için kullanmaktadır.
Bu tür küçük cihazları geniş çaplı alanda kullanmasının amacı, ekibin atomik-ince, kırılgan malzemelerin doğal kırılma sürecini kontrol etmek için geliştirilmiş bir yöntemle ve kırılma çizgilerini öngörülebilir bir boyut ve şekle sahip, küçük cepler üretecek şekilde yönlendirmesidir. Bu ceplerin içine gömülü veri toplayabilen, kaydedebilen ve çıkabilen elektronik devreler ve malzemeler yer almaktadır.
“Otomatik perforasyon” olarak adlandırılan yeni süreç, günümüzde Nature Materials’de yayınlanan bir makalede, MIT Profesörü Michael Strano, doktora öğrencisi Pingwei Liu, lisans öğrencisi Albert Liu ve sekiz diğer MIT çalışanı tarafından açıklanmıştır. Sistem, küçük sentetik hücrelerin dış yapısını oluşturan, grafen adı verilen iki boyutlu bir karbon içermektedir. Malzemenin bir tabakası, bir yüzey üzerine yerleştirilir, daha sonra cihazlar için elektroniği içeren polimer malzemenin küçük noktaları, bir mürekkep püskürtmeli yazıcının sofistike bir laboratuar versiyonu tarafından depolanır. Daha sonra üste ikinci bir grafen tabakası serilir.
Kontrollü Kırılma
Strano, insanların grafen ve ultra ince fakat son derece güçlü malzemeyi “disket” olarak düşündüklerini, ancak aslında kırılgan olduğunu söylüyor.
Ancak bu kırılganlığı bir sorun olarak düşünmekten ziyade, ekip avantajlarından yararlanabileceği üzerinde çalışmalar yürütmekte. MIT Profesörü olan Strano, “Gevrekliği kullanabileceğinizi keşfettik” diyor. Aynı zamanda bu çalışmadan önce nano ölçekteki şeklini kontrol etmek için bir malzemenin kırılabileceğini hiç düşünmediğini iletiyor. Ama üzerinde çalışılan bu yeni sistem sadece bunu yapıyor. Kırılma sürecini kontrol ediyor, böylece kırık bir pencerenin kalıntıları gibi rastgele malzeme parçaları üretmekten ziyade, düzgün bir şekil ve boyutta parçalar üretiyor. Strano, “keşfettiğimiz, kırığın yönlendirilmesine neden olacak bir zorlanma alanı uygulayabiliriz ve bunu kontrollü bir imalat için kullanabiliriz” diyor.
Grafenin üst tabakası, yuvarlak sütun biçimlerini oluşturan polimer nokta dizisi üzerine yerleştirildiğinde, grafenin sütunların yuvarlak kenarları üzerinde örtüldüğü yerler, malzemede yüksek gerilme çizgileri oluşturur. Albert Liu’nun belirttiği gibi, “dairesel bir tablonun yüzeyine yavaşça düşen bir masa örtüsünü hayal edin. Biri, dairesel şekilli tabakayı masanın kenarlarına doğru kolayca görselleştirebilir ve bu, grafen kıvrımlarının düz bir tabakası olduğunda bu baskılı polimer sütunların etrafında ne olacağına çok benzer. Sonuç olarak, kırıklar bu sınırlar boyunca yoğunlaşmıştır ve sonra çok şaşırtıcı bir şey olur; grafen tamamen kırılır ancak kırılma, tabaka çevresine doğru yönlendirilir.Sonuç; mikroskobik bir delik delgisiyle temiz bir şekilde kesilmiş gibi görünen düzgün, yuvarlak bir grafen görüntüsüdür.Polimer sütunların üstünde ve altında iki grafen tabakası olduğu için, sonuçta meydana gelen iki disk, birbirleriyle kenarlara yapışır, polimer içine kapatılır. Strano, mikroskobik robotik cihazlar yapmaya çalışmak için diğer süreçlerin ihtiyaç duyduğu birçok karmaşık adımın aksine buradaki avantaj, bunun aslında tek bir adım olmasını belirtmektedir.Araştırmacılar ayrıca, molibden disülfit ve altıgen boronitrit gibi grafenlere ek olarak diğer iki boyutlu materyallerin de işe yaradığını çalışmalarıyla göstermiştir.
Hücre Benzeri Robotlar
Bir insanın kırmızı kan hücresinin büyüklüğünden, yaklaşık 10 mikrometrelik bir büyüklük ve yaklaşık 10 kat büyüklüğüne kadar değişen bu küçük nesneler, canlı bir biyolojik hücre gibi görünmeye ve davranmaya başlar. Strano, aslında, mikroskop altında, muhtemelen çoğu insan bunun bir hücre olduğuna inanacağını söylemektedir. Bu çalışma, Strano ve öğrencileri tarafından, yüzeylerindeki sensörler kullanılarak çevrelerinin kimyasal özellikleri veya diğer özellikleri hakkında bilgi toplayabilen ve daha sonra elde etmek için bilgiyi depolayabilecek, daha önemlisi, bu parçacıkların sürüsünü enjekte eden sentetik hücreler geliştirmek üzere takip edilmektedir. Yeni senkronizasyonlar, daha öncekiler kadar yeteneklere sahip olmasa da, her biri ayrı ayrı birleştirildi. Sonucunda bu çalışma, bu tür cihazları kolayca seri üretmenin bir yolunu göstermektedir. Sentetik hücrelerin endüstriyel veya biyomedikal gözlem için kullandığı potansiyel kullanımların dışında, küçük cihazların yapım şekli de Albert Liu’ya göre büyük potansiyele sahip bir inovasyon. “Kontrollü kırılmayı bir üretim yöntemi olarak kullanmak, genel prosedürü birçok uzunluk ölçeğinde uzatılabilir” diyor. “Esas olarak, gelecekteki araştırmacıların bu atomik ince yüzeyleri diğer disiplinlerdeki uygulamalar için istenen, herhangi bir şekle veya forma uyarlamalarına izin veren, esas olarak herhangi bir 2-D malzeme seçimi ile kullanılabilir.”
Bu, Albert Liu’nun “şu anda tek başına entegre mikroelektronik üretmek için mevcut tek yoldan biri” olduğunu ve bağımsız, serbest yüzen cihazlar olarak işlev görebileceğini söylüyor. İçerdeki elektronik aksamın doğasına bağlı olarak, aygıtlar hareket kabiliyeti, çeşitli kimyasalların veya diğer parametrelerin algılanması ve bellek depolama özellikleri ile donatılabilir. Bu tür hücre büyüklüğündeki robotik cihazlar için çok çeşitli potansiyel yeni uygulamalar olduğunu belirtiyor Strano, bu konuyla ilgili olarak araştırma laboratuvarları uzmanı Shawn Walsh’la birlikte yazdığı bir kitapta bu tür olası kullanımların ayrıntılarına yer veriyor. Bir gösteri olarak, ekip M, I ve T harflerini bir senkronizasyon içindeki bir bellek dizisine yazdı ve bu da bilgiyi çeşitli seviyelerde elektriksel iletkenlik olarak kaydediyordu. Bu bilgi daha sonra bir elektronik prob kullanılarak okunabilir, bu da materyalin verinin yazıldığı, okunabileceği ve silinebileceği bir elektronik hafıza biçimi olarak işlev görebileceğini gösterir. Verileri, daha fazla zamanda toplanmasına izin vererek, güç ihtiyacı olmadan da koruyabilir. Araştırmacılar, parçacıkların elektronik için sert bir çözücü olan su içinde yüzdüğü zaman bile bir ay boyunca kararlı olduklarını gösterdi.
Kaynak : sciencedaily.com
