Yn ddiweddar, mae grŵp yr Athro Gu Fuxing o dan arweiniad yr academydd Zhuang Songlin yn Ysgol Optoelectroneg Prifysgol Tsieina wedi dyfeisio technoleg dal laser yn seiliedig ar yr effaith sioc ffotothermol, o'r enw Photothermal-Shock Tweezers, sy'n sylweddoli'r dal a thrin mympwyol o ficro- a nano-wrthrychau ar ryngwyneb solidau ac yn archwilio ei gymwysiadau nano-roboteg. Cyhoeddwyd nanorobots ymreolaethol gyda byrdwn pwerus o dan amodau cyswllt solet sych gan sioc ffotothermol" ar Dachwedd 11, 2012, a chyhoeddwyd y canlyniadau yn y cyfnodolyn "Autonomous Nanorobots with Powerful Thrust dan Amodau Sych Solid-Contact gan Photothermal Shock". gyda gwthiad pwerus o dan amodau cyswllt solet sych gan sioc ffotothermol" ei gyhoeddi ar 24 Tachwedd yn Nature Communications. Dr Gu Zhaoqi, Zhu Runlin a Shen Tianci oedd y cyd-awduron, a'r Athro Gu Fuxing oedd yr awdur cyfatebol, tra bod cydweithwyr eraill yn cynnwys yr Athro Liu Xu o Brifysgol Technoleg Hebei a'r Athro Liu Jia o Brifysgol Auburn, ac Academydd Goruchwyliwyd yr ymchwil gyfan gan Zhuang Songlin. Cefnogwyd yr ymchwil gan Sefydliad Cenedlaethol Gwyddoniaeth Naturiol Tsieina a Shanghai. Disgwylir i'r dechnoleg archwilio cymwysiadau digynsail mewn amrywiol feysydd megis nano-weithgynhyrchu, biofeddygaeth, awyrofod a milwrol.
Gall y system tweezers impulse photothermal etifeddu roboteg yn ddi-dor yn y byd macrosgopig a gwireddu senarios o waith robotig deallus yn y byd microsgopig. Defnyddiodd y tîm nanodalen fetel, ynghyd ag adnabod delwedd, dysgu dwfn, cynllunio llwybrau, a rheoli adborth i wireddu nanorobot ymreolaethol cyntaf y byd gyda swyddogaeth glanhau. Trwy gydnabod glendid ardal ddethol, bydd y robot yn ailadrodd y cylch glanhau nes iddo gyrraedd lefel foddhaol o lendid.
Deellir bod trapio laser (trapio) yn arf pwerus ar gyfer trin mudiant gwrthrychau yn y nanofyd, ar ôl ennill Gwobrau Nobel mewn Ffiseg 1997 a 2018 am ei ystod eang o gymwysiadau mewn amgylcheddau â chyfryngau crog, megis gwactodau a hylifau, ond mae'n parhau i fod yn heriol ar arwynebau cyswllt solet. Defnyddiodd yr ymchwilwyr ffynhonnell golau pwls i gynhesu gwrthrych micro a nano, a throswyd egni'r pwls golau a amsugnwyd yn ehangiad mecanyddol ar unwaith, gan gynhyrchu llwyth sydyn iawn y tu mewn i'r gwrthrych, a elwir yn Sioc Ffotothermol (PS). Mae'r effaith sioc ar unwaith yn cynhyrchu grym sy'n llawer uwch na'r modd dirgrynu arferol, yn union fel bod cyflymder y ysgyfaint ar unwaith o fwydo nadroedd yn llawer uwch na'r cyflymder cropian arferol, felly gall dorri'r sefyllfa o wrthwynebiad micro-nano a gwireddu'r symudiad ar y rhyngwyneb solet. .
Diagram sgematig o'r theorem ysgogiad-momentwm, yn dangos y gymhariaeth weledol rhwng ysgyfaint neidr a chropian normal.
Mae'r eiddo trapio wrth wraidd technoleg trin laser, gan ei fod yn caniatáu i symudiad y gronyn gael ei feistroli yn ôl lleoliad y fan a'r lle, gan alluogi rheolaeth symudiad mympwyol, yn hytrach na dim ond stopio ar ddiffyg actuation rheoledig. Bydd nanowires aur yn y pwls nanosecond 532nm o gamau sbot math Gaussian, yn symud i'r tu mewn i'r fan a'r lle, nes bod canol y nanowire a chanol y fan a'r lle yn unol â chanol y fan a'r lle, sy'n broses dal nodweddiadol . Trwy ddadansoddiad damcaniaethol, canfu'r ymchwilwyr ffynhonnell ffisegol y grym gyrru sioc ffotothermol, a elwir yn rym graddiant ffotothermol oherwydd bod y mynegiant yn cynnwys graddiant tymheredd. Wrth symud y fan a'r lle, mae cydbwysedd dosbarthiad grym graddiant ffotothermol yn cael ei dorri, ac mae'r nanowire yn ail-symud tuag at ganol y fan a'r lle, a thrwy ailadrodd y broses drwy'r amser, mae'r nanowire yn symud yn echelinol yr holl ffordd gyda'r fan a'r lle. Yn ogystal, ar gyfer y nanowire a ddaliwyd yng nghanol y fan a'r lle, bydd cynyddu'r pŵer laser yn achosi i ben y nanowire gael ei wasgu gan rym graddiant ffotothermol mwy a phlygu i'r ochr, gan wireddu symudiad ochrol. Mae hyn yn galluogi symudiad mympwyol o'r nanowires mewn awyren dau ddimensiwn. Mae'r ffigur isod yn dangos defnydd y tîm o nanowires lluosog i ffurfio'r cymeriad Tsieineaidd "冲" a'r gair Saesneg "SHOCK".
Mae plicwyr ysgogiad ffotothermol yn trin nanowires
Gan ddefnyddio nanolenni palladium fel siasi, adeiladodd yr ymchwilwyr nanorobot mwy cymhleth ac amlbwrpas, o'r enw HOUbot oherwydd ei fod yn debyg i grancod pedol Tsieineaidd (Ffigur 4a a fideo). Mae'r robot yn gallu symud yn rhydd fel car, ac mae'n perfformio graddau uwch o ryddid a symudiadau mân fel gwthio pen, swingio cynffon annibynnol a phrocio. Mae gan y robot nanowires lled-ddargludyddion y gellir eu defnyddio ar gyfer synhwyro lleithder yn y fan a'r lle. Oherwydd ei arwyneb cymharol fawr, mae'r robot yn hynod lwythadwy, gyda llwythi tâl damcaniaethol ar drefn miligramau (sy'n cyfateb i fàs morgrugyn). Trwy fabwysiadu dyluniad macro-fecanyddol presennol i arfogi cydrannau neu gargo ychwanegol ar fwrdd y llong, gall HOUbot weithio fel macro-robot a dyma'r nano-robot cyntaf yn y byd sy'n gallu cyflawni tasgau penodol gan ddefnyddio dulliau mecanyddol traddodiadol.
Sgematig cysylltiedig
Mae dyfeisio pliciwr ffotothermol wedi galluogi trin laser i dorri trwy'r cyfyng-gyngor ymwrthedd rhyngwynebol, gan ategu amgylchedd cymhwyso trin golau a galluogi laserau i wireddu'r gallu i drin gwrthrychau yn fympwyol yn fympwyol mewn amgylchedd micro-nano sy'n debyg i'r tri byd o dir, môr, ac aer (gwactod/nwy, hylifau a solidau). Yn gorfforol, mae'r ffocws ar ddeinameg a thrioleg thermoelastig dros dro, yn enwedig astudiaethau annistrywiol, sy'n datgelu ymhellach y ddealltwriaeth o brosesau mecano-dynamig yn y byd microsgopig. Mewn egwyddor, gellir defnyddio'r dechnoleg mewn unrhyw ystod tonfedd a chydag unrhyw ddeunydd amsugnadwy. Yn ogystal, trwy fodiwleiddio golau gofodol a chydweithio aml-robot, gellir gwireddu clystyrau o nanorobots ymreolaethol i gyflawni tasgau cymhleth nad ydynt ar hyn o bryd yn gyraeddadwy trwy ddulliau confensiynol.
