Исследователи из Корнельского университета создали миниатюрные приводы с памятью формы, которые складываются в 3D-конфигурации и позволяют создавать тонкие двумерные материалы с помощью небольшого скачка напряжения. После изгиба материал сохраняет свою форму даже после снятия напряжения, передает портал EurekAlert!.

Подробно разработка описана в журнале Science Robotics.

Новые нано-роботы могут изгибаться с радиусом кривизны, который меньше микрона, что на порядок превышает наибольшую кривизну любого привода, управляемого напряжением. Эта гибкость важна, так как один из основополагающих принципов производства микроскопических роботов заключается в том, что размер робота определяется тем, насколько миниатюрно могут быть сложены его детали. Чем жестче изгибы, тем меньше складки и меньше площадь основания для каждого робота. Также важно, чтобы эти изгибы мог удерживать робот, что сводит к минимуму потребление энергии. Это особенно важно для микроскопических роботов и машин.

Устройства состоят из нанометрового слоя платины, покрытого пленкой титана или диоксида титана. Поверх этих слоев расположено несколько жестких панелей из диоксида кремния. Когда на механизмы подается положительное напряжение, атомы кислорода проникают в платину и меняются местами с атомами платины. Этот процесс заставляет металл расширяться с одной стороны между панелями из инертного стекла, что придает конструкции заданную форму.

Роботы могут сохранять эту форму даже после снятия напряжения, потому что внедренные атомы кислорода группируются, образуя барьер, который не позволяет им распространяться.

Подавая отрицательное напряжение на устройство, исследователи могут удалить атомы кислорода и быстро восстановить платину до ее первоначального состояния. И, варьируя рисунок стеклянных панелей, и вне зависимости от того, открыта ли платина сверху или снизу, они могут создавать ряд структур оригами, которые приводятся в действие за счет складок материала.

Чтобы продемонстрировать, как работает технология, команда создала, возможно, самую маленькую самосгибающуюся птицу оригами в мире. По словам ученых, результаты исследования могут быть использованы в будущем через 10–20 лет. Например, появятся нанороботы, которые смогут очищать человеческие ткани от бактериальной инфекции, роботизированные хирургические инструменты, которые в 10 раз меньше, чем существующие устройства.