MIT大規(guī)模生產(chǎn)只要細胞大小的機器人

大規(guī)模生產(chǎn)機器人？聽上去像《星球大戰(zhàn)》之類的科幻電影里大壞蛋干的事兒?？涩F(xiàn)實比電影還要科幻。美國麻省理工學(xué)院的研究團隊現(xiàn)在開發(fā)了一種方法，不僅能實現(xiàn)機器人的大規(guī)模生產(chǎn)，而且這種機器人的大小只有細胞那么大，真是原子級別的高科技。

先說說這么小的機器人能做什么用：微型設(shè)備越小，就越能進入纖細、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)之中；我們可以讓微型機器人前往一些原先很難探察的地方：為石油天然氣管道探傷、在人體血管內(nèi)診斷疾病。研究團隊把這種微型機器人稱為“syncell”，也就是“合成細胞”。實驗證明，如果把存儲單元放到這種機器人里，它還可以成為良好的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，即使一段時間不通電并浸在水中也不會丟失數(shù)據(jù)。

從本質(zhì)上講，syncell本身并不是機器人，而是一種裝載微型電子器件的容器結(jié)構(gòu)。麻省理工學(xué)院的Michael Strano教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊推出的這項成果，正是用極為高效、精確的方法，讓石墨烯材料批量生成這種微型容器。成果發(fā)表在了最近出版的《自然·材料》雜志上。

從顯微鏡下觀察，syncell和人體紅細胞的大小差不多，個頭大約10微米。Strano教授說：“它看起來像一個活的生物細胞。事實上大多數(shù)人都會把它當成細胞。”我們可以把傳感器和存儲器放進syncell里，然后把一大群這樣的細胞機器人從管道（比如石油管道、人體血管）一端注射進去，由傳感器在管道內(nèi)部收集信息。當syncell從另一頭出來的時候，我們?nèi)〕龃鎯ζ髦械臄?shù)據(jù)，就可以完成精確的探察任務(wù)。

我們馬上要介紹的是這項成果里最有趣的部分：syncell的批量生產(chǎn)方式。要精確地大規(guī)模制造這么多細胞大小的小容器，是不是必須用到特別尖端的微型設(shè)備呢？答案是不用。這個制造方法的要點是充分運用了石墨烯材料自身的特性。制造過程如下：

首先，將一層極薄的石墨烯片鋪在表面。然后，用專門的印刷機把裝載著微型電子元件（比如傳感器、存儲器）的高分子聚合物印到這層石墨烯上。這些聚合物形成了點陣，在顯微鏡下看，像是一個個小圓柱。最后，讓第二層石墨烯落在這一層圓柱的頂端。

項目研究人員Albert Liu介紹說：“就像桌布落在圓桌表面一樣，石墨烯片在聚合物圓柱的邊緣也會自然地垂落折疊，發(fā)生圓形應(yīng)變。”

我們知道，石墨烯是一種超薄而堅固的材料，但是它又具有“脆”的特點，出現(xiàn)應(yīng)變后就會破損。研究團隊恰恰利用了石墨烯這個特性，令其產(chǎn)生可控的破損（稱為autoperforation，自動破損），最后上下兩層石墨烯片會自動融合，形成完整的圓形容器syncell——“就好像被一個微型打孔器切下來一樣整齊干凈”。

與其他制造微型機器人的復(fù)雜工藝相比，syncell技術(shù)的優(yōu)勢在于其簡潔，基本上只需要一個步驟。研究人員表示，這個技術(shù)可以用于其他多種超薄材料，除了石墨烯之外，比如二硫化鉬和六方氮化硼都可以形成syncell容器。

Albert Liu表示，syncell技術(shù)為微型和納米級別的制造工藝提供了一套全新的工具包。