Микророботы будущего работают на графеновых двигателях

Обыкновенная фотовспышка позволила Юн-Лай Чзану и его коллегам из Цзилиньского университета получить материал, который меняет форму в зависимости от влажности окружающей среды. Ученые продемонстрировали простейшее устройство на основе этого материала – движущееся без какого-либо внешнего источника энергии, за счет градиента влажности.

Авторы использовали микроскопические листы оксида графена толщиной от 5 мкм. Яркие вспышки света, которые ученые получали с помощью обычной фотовспышки (расположенной в 20–30 см), заставляли листы обратимо изгибаться, причем величина этого изгиба зависела от относительной влажности среды и варьировалась от 0 до 85°.

Оптическое излучение широкого спектра, которое испускает вспышка, вызывала восстановление освещенной стороны листа оксида графена. В присутствии влаги эта сторона накапливает и удерживает меньше молекул воды, чем невосстановленная сторона, и становится больше нее, заставляя весь лист изгибаться. Демонстрируя это, Юн-Лай Чзан и его соавторы получили «робота» шириной 1 см, похожего на краба, который соединял «клешни» в присутствии влаги и раздвигал их, когда воздух становился сухим. Таким образом он способен покрыть до 3,5 мм всего за 12 секунд.

Ранее уже демонстрировалась способность таких графеновых пленок изгибаться под действием влаги, однако для активации этого процесса (частичного восстановления оксида графена) использовали химические методы, или ультрафиолет. По словам Юн-Лай Чзана и его коллег, эти варианты намного менее практичны и труднее контролируемы, чем использование вспышки.

Прочность, простота, биосовместимость и другие замечательные свойства графена, о которых так часто и так много говорят, обещают и новому устройству большое будущее. Легко представить подобные механизмы в составе, например, миниатюрных имплантатов и медицинских микрочипов, работающих внутри тела.