Yaqinda Xitoy universitetining Optoelektronika maktabida akademik Chjuan Songlin boshchiligidagi professor Gu Fuxing guruhi fototermal zarba effektiga asoslangan lazerli suratga olish texnologiyasini ixtiro qildi, bu fototermal-shok cımbızlar deb nomlangan bo'lib, u qo'lga olish va o'zboshimchalik bilan manipulyatsiyani amalga oshiradi. qattiq jismlar interfeysidagi mikro va nano-ob'ektlarni o'rganadi va uning nano-robototexnika ilovalarini o'rganadi. 2012-yil 11-noyabrda fototermal zarba orqali quruq qattiq kontaktli sharoitlarda kuchli surishga ega avtonom nanorobotlar” nashr etilgan va natijalar “Fototermal zarba bilan quruq qattiq kontakt sharoitlarida kuchli surishli avtonom nanorobotlar” jurnalida chop etilgan. fototermik zarba orqali quruq qattiq-kontakt sharoitida kuchli surish bilan" 24-noyabr kuni Nature Communications jurnalida chop etilgan. Doktor Gu Chjaoqi, Chju Runlin va Shen Tyansi hammualliflar, professor Gu Fuxing esa tegishli muallif edi, boshqa hamkorlar orasida Xebey texnologiya universiteti professori Liu Xu va Obern universiteti professori Liu Jia hamda akademik Zhuang Songlin butun tadqiqotni boshqargan. Tadqiqot Xitoy va Shanxay milliy tabiiy fanlar jamg'armasi tomonidan qo'llab-quvvatlandi. Texnologiya nanomanologiya, biomeditsina, aerokosmik va harbiy kabi turli sohalarda misli ko'rilmagan ilovalarni o'rganishi kutilmoqda.
Fototermal impulsli cımbızlar tizimi makroskopik dunyoda robototexnikani muammosiz meros qilib olishi va mikroskopik dunyoda aqlli robot ishining stsenariylarini amalga oshirishi mumkin. Jamoa tozalash funksiyasiga ega dunyodagi birinchi avtonom nanorobotni amalga oshirish uchun tasvirni aniqlash, chuqur o‘rganish, yo‘lni rejalashtirish va fikr-mulohazalarni boshqarish bilan birgalikda metall nanoshokdan foydalandi. Tanlangan hududning tozaligini tan olgan holda, robot qoniqarli tozalik darajasiga yetguncha tozalash jarayonini takrorlaydi.
Lazerli tutqich (tutqich) nanodunyodagi ob'ektlarning harakatini manipulyatsiya qilish uchun kuchli vosita sifatida tushuniladi, u fizika bo'yicha 1997 va 2018 yillarda vakuumlar va suyuqliklar kabi to'xtatilgan muhitda keng qo'llanilishi uchun Nobel mukofotlarini qo'lga kiritgan. lekin qattiq aloqa yuzalarida qiyin bo'lib qolmoqda. Tadqiqotchilar mikro- va nano-ob'ektni isitish uchun impulsli yorug'lik manbasidan foydalanganlar va yorug'lik impulsining so'rilgan energiyasi bir zumda mexanik kengayishga aylantirilib, ob'ekt ichida fototermal zarba (PS) deb nomlangan juda katta lahzali yuk hosil qildi. Bir lahzali zarba effekti odatdagi tebranish rejimidan ancha oshib ketadigan kuchni keltirib chiqaradi, xuddi ilonlarning bir lahzali o'tish tezligi odatdagi emaklash tezligidan ancha oshib ketadi, shuning uchun u mikro-nano qarshilik qiyinligini buzishi va qattiq interfeysdagi harakatni amalga oshirishi mumkin. .
Impuls-momentum teoremasining sxematik diagrammasi, ilonning o'pkasi va oddiy sudralishi o'rtasidagi vizual taqqoslashni tasvirlaydi.
Qopqoqlash xususiyati lazer bilan manipulyatsiya texnologiyasining asosini tashkil etadi, chunki u zarrachaning harakatini nuqta holatiga ko'ra o'zlashtirishga imkon beradi, bu esa boshqariladigan ishga tushirishning etishmasligida to'xtab qolmasdan, o'zboshimchalik bilan harakatni boshqarish imkonini beradi. Gauss tipidagi nuqta harakatining 532 nm nanosekund pulsidagi oltin nanosimlar, nanopilning o'rtasi va nuqta markazi nuqta markaziga to'g'ri kelguncha dog'ning ichki qismiga o'tadi, bu odatiy tortishish jarayonidir. . Nazariy tahlil orqali tadqiqotchilar fototermik zarba harakatlantiruvchi kuchining jismoniy manbasini topdilar, bu esa fototermik gradient kuchi deb ataladi, chunki ifoda harorat gradientini o'z ichiga oladi. Dog'ni ko'chirishda fototermik gradient kuch taqsimotining muvozanati buziladi va nanosim yana nuqta markaziga qarab harakatlanadi va jarayonni doimo takrorlash orqali nanosim butun nuqta bilan eksenel ravishda harakatlanadi. Bundan tashqari, nuqta markazida olingan nanosim uchun lazer quvvatini oshirish nanosim uchlarini kattaroq fototermik gradient kuchi bilan siqib, yon tomonga egilishiga olib keladi va shu bilan lateral harakatni amalga oshiradi. Bu nanosimlarning ikki o'lchovli tekislikda o'zboshimchalik bilan harakatlanishiga imkon beradi. Quyidagi rasmda jamoa bir nechta nanosimlardan xitoycha belgi va inglizcha “SHOCK” so‘zini hosil qilish uchun foydalanishini ko‘rsatadi.
Fototermal impulsli cımbızlar nanosimlarni manipulyatsiya qiladi
Shassi sifatida palladiy nanoshitsalaridan foydalanib, tadqiqotchilar xitoylik taqa qisqichbaqasiga o‘xshashligi sababli HOUbot deb nomlangan yanada murakkab va ko‘p qirrali nanorobotni qurishdi (4a-rasm va video). Robot mashina kabi erkin harakatlana oladi va yuqori darajadagi erkinlik va boshni itarish, dumini mustaqil burish va poking kabi nozik harakatlarni bajaradi. Robot namlikni joyida aniqlash uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan yarim o'tkazgichli nanosimlar bilan jihozlangan. Nisbatan katta sirti tufayli robot juda yuklanadi, nazariy foydali yuklar milligramm (chumoli massasiga teng). Qo'shimcha bort komponentlari yoki yuklarni jihozlash uchun mavjud makro-mexanik dizaynni qabul qilib, HOUbot makro-robot kabi ishlashi mumkin va an'anaviy mexanik vositalar yordamida muayyan vazifalarni bajara oladigan dunyodagi birinchi nano-robotdir.
Tegishli sxema
Fototermal cımbızlar ixtirosi lazer manipulyatsiyasiga interfaal qarshilik dilemmasidan o'tishga imkon berdi, yorug'lik manipulyatsiyasining dastur muhitini to'ldirdi va lazerlarga quruqlikning uchta dunyosi bilan taqqoslanadigan mikro-nano muhitda ob'ektlarni o'zboshimchalik bilan boshqarish qobiliyatini amalga oshirishga imkon berdi. dengiz va havo (vakuum/gaz, suyuqliklar va qattiq moddalar). Jismoniy jihatdan asosiy e'tibor vaqtinchalik termoelastik dinamika va tribologiyaga, ayniqsa mikroskopik sohadagi mexanik-dinamik jarayonlarni tushunishni yanada ochib beradigan buzilmaydigan tadqiqotlarga qaratilgan. Texnologiya printsipial jihatdan har qanday to'lqin uzunligi diapazonida va har qanday so'rilishi mumkin bo'lgan material bilan ishlatilishi mumkin. Bundan tashqari, fazoviy yorug'lik modulyatsiyasi va ko'p robotli hamkorlik orqali avtonom nanorobotlar klasterlari hozirgi vaqtda an'anaviy vositalar bilan bajarib bo'lmaydigan murakkab vazifalarni bajarish uchun amalga oshirilishi mumkin.
