東南大学インテリジェント材料研究所および化学・化学工学部の学部長兼主席研究員である李泉氏のチームは最近、マイクロコロイドロボットの組み立てと制御において重要な進歩を遂げた。関連する結果は、「貨物輸送および圧縮のためのコロイド状管状マイクロロボット」というタイトルで米国科学アカデミー紀要 (米国科学アカデミー紀要およびアメリカ合衆国、PNAS) にオンラインで公開されました。
東南大学の博士課程学生である王暁宇氏が筆頭著者で、李泉氏と若手教師の楊濤氏が共同責任著者となっている。
マイクロ・ナノロボットとは、マイクロ・ナノスケールで制御可能な作動と知覚を実現し、最終的には生体内での薬物送達と疾患治療を達成できる複雑なシステムを指します。自然界のミツバチや魚の群れからインスピレーションを得たマイクロロボットの群れは、その協調的な推進、配送、信号送信モードでますます注目を集めています。新しいタイプのマイクロロボットシステムとして、外部場応答性コロイドの動的集合はロボットクラスターの有効な手段として使用できます。しかし、既存のコロイドロボットのアセンブリ構造は高密度のコロイド凝集体に限定されており、その機能が大幅に制限されています。複雑なコロイド集合体の構造-機能システムを構築し、対応する構造-活性関係を確立する方法は、早急に克服する必要がある課題です。
Li Quan氏のチームは、準安定コロイド構造構築法を提案した。組み立て経路設計を通じて、超常磁性コロイド微小球から複雑な三次元中空管状構造を初めて組み立てることができました。この方法には幅広い用途があり、血液を含む非ニュートン流体中で 200 ナノメートルから 30 ミクロンの超常磁性コロイド粒子を繰り返し集合させることができます。組み立てられたマイクロチューブロボットは、外部磁場を通じて三次元の傾向、推進方向、速度を正確に制御できます。内部の中空空間により、これらの管状マイクロロボットは指示に従って物品をつかみ、輸送し、解放することができます。さらに、2 つの微小管ロボットを軸に沿って結合して新しいロボットを形成することができます。他のアセンブリ構造と比較して、微小管ロボットの準安定構造は半径方向の繰り返し圧縮を維持できるため、内部の赤血球やその他の柔軟な貨物を絞り出すマイクロピンセットとして使用して、ターゲットオブジェクトのその場検出を実現できます。この研究は、複雑なコロイドの集合とマイクロロボットの操作に新しいアイデアを提供します。
この研究活動は、江蘇省「ダブル起業チーム」、江蘇省自然科学財団およびその他のプロジェクトから資金提供を受けました。