Микророботы на световом двигателе: охота на бактерии

Попробуй взять что-то размером с пылинку. Руки не помогут. Пинцет — тоже. Даже лучшие научные инструменты с трудом справляются с перемещением отдельных клеток или бактерий.

Но исследователи из Университета Вюрцбурга в Германии создали кое-что впечатляющее: роботов размером меньше человеческого волоса, которые могут находить и собирать бактерии по команде.

Свет как двигатель

Принцип работы — настоящая магия. Эти наноботы (каждый меньше микрометра — это в сто раз тоньше волоса) работают только на свете. Ни батареек, ни топлива. Просто лучи, направленные на них.

В основе — эффект светового отката. Вспомни выстрел: пуля летит в одну сторону, ружье отбрасывает назад. Здесь тот же принцип. Нанобот поглощает фотоны света и выбрасывает их в определённом направлении, получая взамен толчок в противоположную сторону.Because these robots are so incredibly small and light, even the tiniest force from each photon creates meaningful movement.

Внутри роботов — специальные наноантенны, которые ловят свет и выстреливают им обратно. До четырёх таких антенн на каждом роботе. Отсюда и скорость с манёвренностью.

Управление через поляризацию

Быстро двигаться — это хорошо. Но как поворачивать нечто микроскопическое?

Учёные придумали хитрость. В наноботах есть проволочки-антенны, которые стремятся выстроиться вдоль поляризации света (поляризация — это «ориентация» световых волн). Меняя поляризацию, исследователи заставляют робота разворачиваться нужным образом. А дальше световой откат толкает его вперёд в новом направлении.

Похоже на лодку: руль поворачивает корпус, а мотор тянет дальше. Робот развернулся — и поехал.

Миниатюрная бригада уборщиков

«Мы создали наноробот на световой тяге, способный находить и собирать бактерии, — говорит Цзинь Цинь, ведущий экспериментатор проекта. — Упростив конструкцию, мы получили устройство, которое работает прямо в микромире — словно микроскопическая бригада уборщиков».

Вот что заставляет включить воображение.

Эти крохи захватывают бактерии избирательно, таскают их туда-сюда и выгружают точно куда надо. Способны разворачиваться на девяносто градусов и быстро сканировать пробы. Продолжают работать и с «грузом», хотя немного замедляются.

Профессор Берт Хехт, руководитель исследования: «Это яркий пример того, как свет можно использовать не только для наблюдения микромира, но и для активного воздействия на него».

А что это даёт на практике?

Ладно, поехали. Почему это важно, кроме того что просто круто?

Технология открывает путь к очистке биологических образцов, точным манипуляциям с клетками, а может — к точечной уборке в медицине. Пока это не медицинский прибор. Но уже показаны принципы, на которых такие устройства когда-нибудь построят.

Представь: наноботы, которые плавают внутри тела на безвредном свете, собирают вредные бактерии или доставляют лекарство точно в цель. До этого далеко, но это шаг в нужную сторону.

Итог

О нанотехнологиях много говорят, но здесь учёные показывают работающие прототипы, которые делают реальные вещи. Эти световые наноботы — не фантастика. Они существуют, они крошечные, и они охотятся на бактерии — словно микроскопический Пакман.

Будущее медицины и биологии, возможно, будет работать на луче света.