Maszyny molekularne w akcji

Robotyka roju coraz bliżej. Maszyny molekularne mogą ze sobą współpracować

Naukowcy po raz pierwszy na świecie wykazali, że maszyny molekularne mogą wykorzystywać koncepcję roju i dostarczać ładunki pięć razy szybciej niż w przypadku pojedynczych robotów.

Robotyka roju to koncepcja mówiąca, że zamiast pojedynczego robota występuje rój maszyn, które są w stanie wspólnie rozwiązać dany problem, np. dzięki zastosowaniu algorytmu mrówkowego. Robotykę rojową można wykorzystać do różnych zastosowań, m.in. transportu i gromadzenia ładunków czy budowania złożonych struktur.

Czytaj też: Chcą wstrzykiwać do mózgu miniaturowe roboty. Próby na ludziach mają rozpocząć się już za dwa lata

Naukowcy z Uniwersytetu Hokkaido pod kierownictwem dr Mousumi Aktera opracowali pierwsze na świcie działające maszyny mikroskalowe wykorzystujące zalety roju. Wyniki opublikowano w czasopiśmie Science Robotics.

Gra zespołowa

Rój robotów ma wiele cech, które nie występują u pojedynczych maszyn – podział pracy, reakcja na zagrożenie, a nawet współpraca w celu tworzenia złożonych struktur. Naukowcy stworzyli około pięciu milionów maszyn molekularnych zbudowanych z dwóch komponentów biologicznych: mikrotubul połączonych z DNA oraz kinezyn (rodzaju białek).

DNA było połączone z wrażliwym na światło związkiem znanym jako azobenzen, który działał jak czujnik, umożliwiając kontrolę formowania roju. Po ekspozycji na światło widzialne, zmiany w strukturze azobenzenu prowadziły do wykształcania podwójnych hellis DNA, co skutkowało tworzeniem się mikrotubul. Ekspozycja na światło UV proces ten odwracała.

Uczeni przekazali maszynom mulekularnym ładunek pod postacią kulek polistyrenowych o średnicy od kilku do kilkudziesięciu mikrometrów.

Pojedyncze roboty (nie działające w roju) są w stanie przetransportować kulki polistyrenowe o średnicy do 3 mikrometrów, a roje mogą przenosić ładunki nawet 10 razy większe (średnica 30 mikrometrów). Co więcej, roje były do pięciu razy bardziej wydajne w transporcie w porównaniu z pojedynczymi maszynami.

Oczekujemy, że w niedalekiej przyszłości roje mikrorobotów znajdą zastosowanie w dostarczaniu leków, zbieraniu zanieczyszczeń, molekularnych urządzeniach generujących energię oraz urządzeniach do mikrowykrycia.

Akira Kakugo z Uniwersytetu Hokkaido