في الآونة الأخيرة، حقق فريق لي تشيوان، العميد وكبير العلماء في معهد المواد الذكية وكلية الكيمياء والهندسة الكيميائية بجامعة جنوب شرق البلاد، تقدمًا مهمًا في تجميع الروبوتات الغروانية الدقيقة والتحكم فيها. تم نشر النتائج ذات الصلة على الإنترنت في Proceedings of the National Academy of Sciences (Proceedings of the National Academy of Sciences and United States of America, PNAS) تحت عنوان "الروبوتات الدقيقة الأنبوبية الغروية لنقل البضائع وضغطها".
وانغ شياو يو، طالب الدكتوراه في جامعة ساوث إيست، هو المؤلف الأول، ولي تشيوان والمعلم الشاب يانغ تاو هما المؤلفان المراسلان.
تشير الروبوتات الدقيقة النانو إلى أنظمة معقدة يمكنها تحقيق تشغيل وإدراك يمكن التحكم فيهما على نطاق النانو الصغير، وفي النهاية تحقيق توصيل الدواء وعلاج الأمراض في الجسم الحي. مستوحاة من أسراب النحل والأسماك في الطبيعة، جذبت أسراب الروبوتات الصغيرة اهتمامًا متزايدًا بأساليب الدفع والتوصيل ونقل الإشارات التعاونية. كنوع جديد من أنظمة الروبوتات الصغيرة، يمكن استخدام التجميع الديناميكي للغرويات الخارجية المستجيبة للمجال كوسيلة فعالة لمجموعات الروبوتات. ومع ذلك، فإن هياكل تجميع الروبوت الغروي الحالية تقتصر على المجاميع الغروية الكثيفة، مما يحد بشكل كبير من وظائفه. إن كيفية إنشاء نظام معقد لهيكل ووظيفة التجميع الغرواني وإقامة العلاقة المقابلة بين الهيكل والنشاط يمثل تحديًا يجب التغلب عليه بشكل عاجل.
اقترح فريق لي تشيوان طريقة تجميع هيكل غرواني متبدل الاستقرار. من خلال تصميم مسار التجميع، كانت هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها تجميع هياكل أنبوبية مجوفة ثلاثية الأبعاد معقدة من كريات مجهرية غروية فائقة المغنطيسية. تحتوي هذه الطريقة على نطاق واسع من التطبيقات ويمكنها تحقيق تجميع متكرر للجسيمات الغروية فائقة المغنطيسية من 200 نانومتر إلى 30 ميكرون في السوائل غير النيوتونية بما في ذلك الدم. يمكن لروبوتات الأنابيب الدقيقة المجمعة التحكم بدقة في الاتجاه ثلاثي الأبعاد واتجاه الدفع والسرعة من خلال المجالات المغناطيسية الخارجية. تتيح المساحة المجوفة الداخلية لهذه الروبوتات الصغيرة الأنبوبية التقاط البضائع ونقلها وتحريرها وفقًا للتعليمات. بالإضافة إلى ذلك، يمكن دمج روبوتين من الأنابيب الدقيقة على طول المحور لتشكيل روبوت جديد. بالمقارنة مع هياكل التجميع الأخرى، يمكن للهيكل شبه المستقر لروبوت الأنابيب الدقيقة أن يحافظ على ضغطه الشعاعي المتكرر، لذلك يمكن استخدامه كملاقط صغيرة للضغط على خلايا الدم الحمراء الداخلية وغيرها من البضائع المرنة لتحقيق الكشف في الموقع عن الأشياء المستهدفة. يوفر هذا العمل أفكارًا جديدة لتجميع الغروانية المعقدة ومعالجة الروبوتات الدقيقة.
تم تمويل هذا العمل البحثي من قبل "فريق ريادة الأعمال المزدوج" بمقاطعة جيانغسو، ومؤسسة العلوم الطبيعية بمقاطعة جيانغسو ومشاريع أخرى.