本年3月份，國際頂級學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)·機器人學(xué)》報導(dǎo)了一種可在溶液中事情的、微米標(biāo)準(zhǔn)的電控微型機器人（圖中的“千紙鶴”）。這項研討的第一作者是來源于美國康奈爾大學(xué)的中國學(xué)者劉清坤。
Science Robotics 封面（來歷：Science Robotics）
微米究竟是多小呢？一根頭發(fā)絲直徑大約是50~100微米，這款電控微型機器人大約是一根頭發(fā)絲的直徑巨細(xì)。如斯小尺寸的機器人是若何事情的呢？審察一下這只“千紙鶴”，不難發(fā)覺，想讓其動起來，只需要對“同黨”取“軀干”銜接的部位（以下簡稱銜接部位）開展可控的彎折便可，那樣就等同于“千紙鶴”正在揮舞同黨。也就是說，銜接部位才是焦點。而這焦點部位竟是由鉑金（以下用Pt取代）組成的！
自然了，這里的鉑和生活中做成首飾的鉑有些區(qū)分。打磨成首飾的鉑是大塊的、肉眼可見的，而這只微型千紙鶴中的鉑則是納米尺寸。納米是一個長度單元，它是一千分之一微米，遠(yuǎn)小于肉眼的觀察極限。一根頭發(fā)絲的直徑大約是五萬納米。銜接部位的Pt事實上是一層7納米厚的Pt薄膜，而這層薄膜生長在惰性層（inert layer）之上。因為Pt薄膜本身和惰性層之間存在特定的應(yīng)力，Pt薄膜會構(gòu)成蜿蜒的狀況。將Pt薄膜開展氧化，這類應(yīng)力會被消撤除，薄膜將會釀成程度的狀況。如果能可控地對Pt薄膜開展氧化和復(fù)原的輪回，薄膜就能夠由蜿蜒狀況到程度狀況輪回轉(zhuǎn)變，那末就能夠?qū)崿F(xiàn)千紙鶴扇動翅膀的功用了。
那末，若何掌握Pt薄膜氧化復(fù)原的歷程呢？這款微型機器人是正在溶液環(huán)境中事情的，這恰恰是實現(xiàn)Pt薄膜可控氧化復(fù)原歷程的環(huán)節(jié)。將Pt薄膜安排正在溶液中（學(xué)者劉清坤用的是磷酸鹽緩沖液），對薄膜施加正電壓，溶液中的氧離子會正在電場的驅(qū)動下吸附正在Pt薄膜皮相，進一步和薄膜產(chǎn)生氧化反響，構(gòu)成PtOx（這里因為不克不及肯定氧化后薄膜中Pt和O的比例關(guān)系，沒法給出正確的配比，所以用PtOx示意，x即示意氧原子的占比是未知的）。相反，對薄膜施加背電壓，薄膜會產(chǎn)生復(fù)原反響，氧離子又會回歸到溶液中，PtOx又從新回到了Pt狀況。根據(jù)實驗探索，研究人員終極選用+1.1V和-0.5V的電壓來掌握Pt薄膜的氧化復(fù)原歷程。而且，該歷程的響應(yīng)速度極快，只需約100毫秒。
如斯嵬峨上的微型機器人，是否是很難實現(xiàn)量產(chǎn)呢？其實不然，由于此款機器人是依賴現(xiàn)有的微電子加工工藝建造出來的。換言之，假如想要批量生產(chǎn)此款機器人，現(xiàn)有的芯片制作公司就能夠完成。
微型機器人在醫(yī)學(xué)、微觀環(huán)境探測等范疇具有主要的使用意義，有也許幫忙醫(yī)生在人體內(nèi)部舉行手術(shù)；幫忙病人將特定成份的藥物送往體內(nèi)指定位置；幫忙人們探索難以觸及的微觀環(huán)境，好比核泄漏事故地址。將來，想要微型機器人有更普遍的使用空間，為我們的生活帶來更多的便當(dāng)。
作者：山東大學(xué)物理系博士任正峰