MIT新成果：可 " 无限 " 漂浮在空中、仅卵细胞大小的自供电机器人
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上世纪90年代大家都在讨论臭氧层上的洞，
很多人从那时开始不再研究喷雾剂了。
但麻省理工学院的一个研究小组最近发现了喷雾剂的新用途，
它对环境和我们的健康都可以产生好处！
这种喷雾剂中包含了“可能是目前最小的机器人”，
这项成果发表在了《自然-纳米技术(Nature Nanotechnology)》杂志上。
这种喷雾剂，更确切地说是气溶胶喷雾，
喷雾中每个纳米传感器包含两个部分。
第一部分是胶体，第二部分就是机器人。
机器人搭载的胶体
我们知道胶体是不溶的颗粒或分子，
从十亿分之一到百万分之一米，
非常微小，
可以无限期地悬浮在液体或空气中。
“胶体可以以其他材料无法达到的方式进入环境和旅行”
麻省理工学院化学工程学教授，
该研究的高级作者Michael Strano解释说，
“我们想找出将电子电路完整的，原封不动移植到胶体颗粒上的方法”。
附着在胶体上的机器人
胶体已经如此微小了，
而胶体上的机器人其实大约只有人类卵细胞的大小，
由二维材料制成的微型电子电路组成，
它可以感知环境、存储数据，甚至还可以执行计算任务。
机器人中的电路还包含一个光电二极管，
这种二极管可以吸收光线转化成足够的电量，
用以驱动机器人身上搭载的环境传感器和内置存储系统，
因此无需额外供电，进而实现「永动」。
机器人工作流程
这款机器人的工作流程是从一头送进去，
从另一头取出。
研究人员称，
不管是什么系统，都能应用。
探测完毕后，
用户就可以从传感器下载搜集到的信息并进行分析。
当探测器在它的环境中遇到某种化学物质时，
它的导电能力就会提高。
选择2D电子材料的原因
大多数传统的微芯片，如硅基或CMOS，
都有一个扁平的、刚性的底物，
当附着在胶体上时，
它们在穿过环境需要经历复杂的机械应力而不能正常工作。
另外，所有这些芯片都“非常耗费能量”，
而2D电子材料，可以附着在胶体表面上，
即使在进入空气或水中后仍然可以运作。
这样的“薄膜电子学”只需要很少的能量。
它们可以用微伏特的电压驱动。
为什么不单独使用2D电子设备？
“如果没有胶体的加入，这种传递方法是不可能实现的”
如果没有一些基材来携带2D电子设备，
这些微小的材料太脆弱而无法保持在一起并发挥作用。
研究人员称，
“如果没有基质，它们就不可能存在，
我们需要将它们接枝到颗粒上，使它们具有机械刚性，
并使它们足够大，以便夹带在流动中。”
如胶体的2D材料“足够坚固，具有足够的鲁棒性，
即使在非常规基质上也能保持其功能”。
微型传感器的潜在诊断用途
研究小组还展示了一些可喷洒的微型传感器的潜在诊断用途。
例如，他们设计了传感器来检测有毒化学氨，
然后在一段密封的管道中测试它的能力。
他们将传感器喷到管道的一侧，
然后在另一端用一块粗棉布将传感器收集起来。
当他们检查传感器时，
他们可以根据传感器记忆中的信息判断他们是否与氨接触。
在现实世界中，
这可以避免检查员不得不从外部手动从头到尾地查看整个长长的管道。
相反，他们可以简单地让气溶胶通过长管道，
然后在其内存中查找任何可能预示问题的数据，
比如遇到不应该在管道中的外部化学物质。
最小机器人的用途
MIT的这种机器人最终可能会成为石油、
天然气管道和人体肠道诊断的福音。
通过将微小的胶体微粒与复杂的电路结合起来，
研究人员希望这些设备
可以通过为人类消化系统到石油和天然气管道的任何东西进行诊断，
或者漂浮在空气中来测量化学处理器或精炼厂的化合物含量。
Michael Strano说:“我们将这项研究的论文视为机器人领域的一个新的切入点。”
关于本研究中细胞大小的机器人感知环境的介绍，请看下方视频