Robot Lipat Nanoskala Revolusioner: Memanfaaktu Aktuator Memori Bentuk
Robot nanosized yang sepenuhnya fungsional memerlukan rangkaian elektronik, fotovoltaik, sensor, dan antena. Tetapi jika robot perlu bergerak, ia harus dapat membengkok. Peneliti telah menciptakan aktuator memori bentuk berukuran mikron yang memungkinkan materi dua dimensi tipis secara atom untuk melipat diri menjadi konfigurasi tiga dimensi. Semua yang mereka butuhkan adalah kejutan voltase cepat. Dan setelah materi dibengkok, ia mempertahankan bentuknya bahkan setelah voltase dicabut.
Bayangkan jutaan robot mikroskopis yang dibuat melepaskan dari wafer yang melipat diri menjadi bentuk, merayap bebas, dan melaksanakan tugas mereka, bahkan menyatukan diri menjadi struktur yang lebih rumit. Aktuator memori bentuk robot dapat mengemudi dengan voltase dan memegang bentuk yang dibengkok.
Aktuator dapat membengkok dengan radius kelengkungan lebih kecil dari mikron — kelengkungan tertinggi dari semua aktuator yang diemudi voltase dengan satu orden magnitudo. Fleksibilitas ini penting karena salah satu prinsip dasar manufaktur robot mikroskopis adalah ukuran robot ditentukan oleh seberapa kecil berbagai appendage dapat dibuat untuk melipat. Semakin erat bengkoknya, semakin lipatnya, dan semakin kecil jejak setiap mesin. Ini juga penting bahwa bengkok ini dapat dipertahankan oleh robot, yang meminimalkan konsumsi daya — fitur yang sangat menguntungkan untuk robot dan mesin mikroskopis.
Perangkat ini terdiri dari lapisan platinum tipis nanometer yang dicap dengan film titanium atau titanium dioksida. Beberapa panel kaku kaca silikon dioksida duduk di atas lapisan tersebut. Ketika voltase positif diterapkan ke aktuator, atom oksigen dipaksa masuk ke dalam platinum dan bertukar tempat dengan atom platinum. Proses ini, disebut oksidasi, menyebabkan platinum mengembung di satu sisi di antara selang di antara panel kaca iners, yang membengkokkan struktur menjadi bentuk yang telah ditentukan sebelumnya. Mesin dapat memegang bentuk itu bahkan setelah voltase dicabut karena atom oksigen yang tersemat berkumpul untuk membentuk penghalang, yang mencegah mereka menyebar keluar.
Dengan menerapkan voltase negatif pada perangkat, peneliti dapat menghapus atom oksigen dan dengan cepat memulihkan platinum ke kondisi aslinya. Dan dengan mengubah pola panel kaca — dan apakah platinum terpapar di atas atau bawah — mereka dapat membuat berbagai struktur origami yang diaktuasi oleh lipatan gunung dan lembah.
Lapisan tipis ini sekitar 30 atom tebal, dibandingkan lembar kertas yang mungkin 100.000 atom tebal. Mesin melipat diri dalam 100 milidetik. Mereka juga dapat meratakan dan melipat diri sendiri ribuan kali. Dan mereka hanya membutuhkan satu volt untuk dihidupkan.
Tim saat ini sedang bekerja untuk mengintegrasikan aktuator memori bentuk dengan rangkaian untuk membuat robot berjalan dengan kaki lipat serta robot selembar yang bergerak dengan melambung ke depan. Inovasi ini suatu hari nanti dapat menyebabkan nanorobot yang dapat membersihkan infeksi bakteri dari jaringan manusia, mikro-pabrik yang dapat mengubah manufaktur, dan instrumen bedah robotik yang sepuluh kali lebih kecil dari perangkat saat ini.
