Ученые создали робота для микроскопических химических реакций
Представьте, что капля воды — это целый мир, где химические реакции запускает крошечный магнитный робот.
Химия — это не только колбы и пробирки. Иногда все происходит в микроскопических масштабах: капля жидкости меньше миллилитра может быть целой лабораторией. В таких случаях на помощь приходят микророботы.
Ученые из Китайской академии наук и Китайского электроэнергетического исследовательского института создали крошечного робота, который умеет управлять каплями под действием магнитного поля.
Они сделали его из полимера, смешанного с магнитными частицами неодима и сахаром. Потом сахар растворили — так получилась пористая структура, которая лучше взаимодействует с жидкостями. Дополнительно поверхность обработали плазмой, чтобы она притягивала воду и другие вещества.
Плазменная обработка — это воздействие на материал ионизированным газом (плазмой). Она меняет свойства поверхности: например, делает полимер гидрофильным, чтобы он «прилипал» к воде.
Нам нужен был чистый и быстрый метод без остаточных загрязнений — это важно для медицины или работы с агрессивными химикатами, — объясняет Лин Гуй, один из авторов исследования.
Магнитные частицы позволяют управлять роботом дистанционно. Неодим сильнее обычных магнитов, поэтому капля двигается быстрее и точнее.
Результаты опубликованы в издании Nanotechnology and Precision Engineering.
Раньше такие системы были медленными, а добавки могли вступать в реакцию с образцами. Здесь же робот:
- разгоняется в 20 раз быстрее аналогов,
- переносит капли до миллилитра,
- не боится даже кислот.
В экспериментах робот соединял капли для реакций или, наоборот, разбивал их на мелкие части.
Теперь ученые хотят уменьшить его для работы с нанолитрами и добавить датчики — например, для точечной доставки лекарств или очистки воды.
Этот микроробот может:
- Ускорить лабораторные анализы — автоматизация сведет к минимуму человеческие ошибки.
- Упростить микрохирургию — точечное введение препаратов без повреждения тканей.
- Снизить затраты на химическое производство — контроль реакций в микромасштабах экономит реагенты.
Особенно ценна устойчивость к агрессивным средам: можно работать с опасными веществами без риска утечек.
Однако пока робот тестировали только в контролируемых условиях. В реальности могут помешать:
- Вибрации и перепады температуры.
- Неоднородные жидкости (например, кровь или суспензии).
- Долговечность покрытия — со временем плазменная обработка может терять свойства.
Нужны испытания в реальных средах, а не только в лаборатории.
Ранее ученые создали колесо, преодолевающее любые препятствия.
