图示出了微小器件的设计，其设计能够在液体或空气中自由漂浮。由研究人员礼貌
麻省理工学院的研究人员创造了可能是最小的机器人，可以感知他们的环境，商店数据，甚至开展计算任务。这些具有由二维材料制成的微小电子电路的这些装置由二维材料制成的微小电子电路组成，捎带胶体的微型粒子。
胶体，哪些不溶性颗粒或分子从十亿到一百万米的任何地方，都很小，它们可以在液体甚至空气中无限期地保持悬挂。通过将这些微小物体耦合到复杂的电路，研究人员希望为可以分散到从人体消化系统到石油和天然气管道的任何东西进行诊断旅程的设备奠定基础，或者也许是通过空气来测量内部的化合物化学处理器或炼油厂。
“我们希望POUT方法将完整的完整的电子电路接枝到胶体颗粒上，”Michael Strano，Michael Strano解释说，碳C. Dubbs of The Shore的MIT和高级作者化学工程教授，今天在自然纳米技术杂志上发表。MIT Postdoc Volodymyr Koman是纸张的领先作者。
“胶体可以进入环境并以其他材料不能进入其他材料，”Strano说。例如，灰尘颗粒可以在空气中无限期地浮动，因为它们足够小，使得通过碰撞空气分子赋予的随机运动比重力的拉动更强。类似地，悬浮在液体中的胶体永远不会沉淀出来。
研究人员在基板材料上产生微小的电子电路，仅为100微米，然后将其溶解远离溶液在溶液中自由漂浮的近渗透装置。（由研究人员提供）
斯特拉诺表示，虽然其他团体在创建类似的微小机器人设备上工作，但他们的重点是开发控制运动的方法，例如通过复制一些微生物生物用来推动自己的尾巴鞭毛。但斯特拉诺表明，这可能不是最丰富的方法，因为鞭毛和其他蜂窝运动系统主要用于局部级定位，而不是用于显着的运动。他说，对于大多数目的，使这些设备更加重要，而不是使其移动。
MIT团队制造的微小机器人是自动的，不需要外部电源甚至内部电池。简单的光电二极管提供了微小机器人电路需要为其计算和存储器电路提供电力的涓流。这足以让他们感知有关他们环境的信息，将这些数据存储在他们的内存中，然后后来在完成任务后读出数据。
将电子电路与胶体颗粒组合的微观装置在腔室内雾化，然后引入待分析的物质，在那里它可以与装置相互作用。然后在表面上的显微镜载玻片上收集这些装置，以便可以测试它们。（由研究人员提供）
Strano说，这种装置最终可能是石油和天然气工业的福音。目前，检查管道中泄漏或其他问题的主要方式是在管道上进行物理驱动的船员，并用昂贵的仪器检查它。原则上，新设备可以插入管道的一端，随着流动携带，然后在另一端移除，提供它们在方式遇到的条件的记录，包括存在可能表明的污染物的存在问题区域的位置。初始概念证明设备没有一个定时电路，该时序电路将指示特定数据读数的位置，但是添加到正在进行的工作的一部分。
类似地，这些颗粒可能被用于体内诊断目的，例如通过消化道寻找炎症的迹象或其他疾病指标的迹象。
大多数传统的微芯片，例如基于硅基或CMOS，具有平坦的刚性基板，并且当附接到可以在穿过环境行进时可以体验复杂的机械应力的胶体时不会适当地执行。此外，所有此类芯片都是“非常能 - 口渴”，Strano说。这就是为什么凯曼决定尝试二维电子材料，包括石墨烯和过渡金属二甲基甲基化物，他发现可以附着在胶体表面上，即使在发射到空气或水之后也仍然可操作。这种薄膜电子器件只需要微小的能量。“它们可以通过纳瓦图，”凯曼说。
作为对这些颗粒的示范如何用于测试生物样品，该团队将包含叶片上的装置的溶液放置，然后使用器件的内反射器定位它们通过在叶子处发光激光来定位它们进行测试。（由研究人员提供）
为什么不仅仅是单独使用2-D电子产品？没有一些衬底来携带它们，这些微小的材料太脆弱，无法保持在一起和功能。“如果没有基板，它们就不能存在，”Strano说。“我们需要将它们移植到颗粒上以使它们机械刚性并使它们足够大以夹带在流动中。”
但是，二维材料“足够强，甚至足够强大，即使在胶体中的非传统的基质上，甚至可以维持其功能，koman说。
它们用该方法产生的纳米纳米图是含有用于发电，计算，逻辑和内存存储的电子器件的自主颗粒。它们由灯提供动力，包含微小的逆向反射器，使它们能够在行程之后容易地定位。然后可以通过探针询问它们以提供他们的数据。在正在进行的工作中，团队希望添加通信功能，以允许粒子在不需要物理接触的情况下提供数据。
纳米级机器人的其他努力“尚未达到这种水平”，可以创建复杂的电子设备，该复合电子器件足够小，节能以在胶体液体中悬浮或悬浮在胶体液体中。这些是“非常智能的颗粒，通过当前标准”，斯特拉诺说，加入，“我们将本文看到了机器人中的新领域的引入”。
研究团队全部在麻省理工学院，包括平丝刘，大理克泽瓦，Albert Liu，Anton Cottrill，Youngwoo儿子和Jose Lebron。该工作得到了美国海军研究办公室和瑞士国家科学基金会的支持。
出版物：Volodymyr B. Koman，等人，“基于熔炉炉覆盖电子产品的胶体纳米电子机械，”自然纳米技术（2018）
