Controlling künstlichen Flimmerhärchen mit magnetischen Feldern und Licht

Forscher haben aus künstlichen Flimmerhärchen oder haarähnliche Strukturen, die in neue Formen in Reaktion auf ein Magnetfeld biegen kann, kehren dann in ihre ursprüngliche Form, wenn auf die richtige Lichtquelle ausgesetzt .

„Diese Arbeit, die Fähigkeiten der magnetischen Zilien und unser Verständnis für ihr Verhalten erweitert, die potenziellen Anwendungen in der Softrobotik, darunter Mikrorobotik“, sagt Joe Tracy, korrespondierender Autor eines Papiers über die Arbeit und Professor für Materialwissenschaften und Ingenieurwesen an den NC Zustand. „Ein wichtiger Punkt dieser Arbeit ist, dass wir mit Formgedächtnis magnetische Zilien, dessen Form gezeigt haben kann so eingestellt, gesperrt, entsperrt und neu konfiguriert werden. Diese Eigenschaft wird für eine verbesserte und neue Anwendungen nützlich sein.“

Die Feststellung, baut auf dem früheren Forschungsteam weiche Roboter entwerfen, die mit Magneten und Licht gesteuert werden können. Allerdings gibt es erhebliche Abweichungen von der bisherigen Arbeit.

„Die Zilien durch magnetische Drehmomente betätigt werden, die die Zilien Drehen und Ausrichten mit dem Feld aus einem kostengünstigen Permanentmagnetmittel statt in Richtung auf den Magneten gezogen“, so Ben Evans, Co-Autor des Papiers und ein Professor für Physik an Elon. „Die Betätigung der weichen Roboter in unserer früheren Arbeit stützte sich auf Magnetfeldgradienten, die den Roboter bewegt durch Ziehen. Der neue Ansatz bietet ein anderes Werkzeug für weiche Roboter zu entwerfen.“

Die Forscher auch ein theoretisches Modell entwickelt, mit dem Benutzer vorhersagen können, wie sich die Formgedächtnis magnetische Zilien reagieren, wenn sie betätigt oder in Bewegung gesetzt. Darüber hinaus erklärt das Modell, warum die Cilien wie sie es tun antworten.

„Dieses Formgedächtnis magnetische Zilien sind auch einfach durch Selbstorganisation unter Verwendung von kostengünstigen Permanentmagneten herzustellen“, so Jessica Liu, erster Autor des Papiers und eine kürzliche Ph.D. von NC State graduieren. „Wir sind optimistisch, dass diese Demonstrationen und unser Modell die Forschung Design ciliare Systeme mit neuen Funktionen für spezielle Anwendungen helfen können.“

„Wir denken, diese Arbeit voranzubringen, die Fähigkeiten von Soft-Robotik beitragen wird“, sagt Tracy.

Quelle: North Carolina State University. "Controlling artificial cilia with magnetic fields and light." ScienceDaily. ScienceDaily, 26 May 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/05/200526161124.htm>.