Плавающие магнитные микророботы для функционализации волокон
Задача: Точная интеграция химических и физических сенсоров на миниатюрные хирургические инструменты (микрокатетеры, микро-пинцеты) остаётся сложной проблемой.
Решение: Учёные разработали платформу из магнитных микророботов для точного переноса (мокрого трансфера) микроэлектронных паттернов на волокна диаметром от 140 до 830 микрометров (мкм).
Как это работает
- Микророботы: Размером 2 мм × 3 мм, толщиной 200 мкм. Изготовлены из эластомера PDMS, смешанного с железным порошком, и имеют заданное направление намагниченности.
- Управление: Единственный постоянный магнит создаёт неоднородное поле для управления положением и ориентацией пары микророботов на границе воздух-вода.
- Принцип: Изменяя высоту магнита, контролируют расстояние между роботами, реализуя цикл «захват — перемещение — высвобождение» плавающих электронных паттернов (например, золотых электродов).
Результаты и применения
Исследователи продемонстрировали создание на волокнах:
- Электрохимические сенсоры для потенциального использования в микрокатетерах.
- Двухконтактное графеновое устройство на стекловолокне диаметром 200 мкм.
- Интеграцию паттернов на сложные 3D-структуры, например, на кончик микр инструмента из стеклянного капилляра (170 мкм), созданного методом двухфотонной литографии.
Значение
Предложенный метод прост, воспроизводим и надёжен. Он открывает путь к созданию сложных электромеханических устройств на микроуровне для:
- Точного обнаружения биомаркеров in vivo.
- Прецизионной хирургии.
- Развития многофункциональных «фиберботов» (роботов на волокне) с функциями актуации и сенсорики.