Hücre büyüklüğünde robotlar
İnsanhüc resibüyü klüğünde, elektrikileten,çevr esini algılayan,biçi mdeğiş tirenbir makineyapmakolanaklımı?
Cornell’de fizikçi olan Paul McEuen ve Itai Cohen bu soruya evet yanıtı vermekle kalmıyor, böyle bir robot için gereken “kası” yapmışlar bile.
Doktora sonrası araştırmacı Marc Miskin başkanlığındaki ekip, ortamdaki kimyasal ya da termal değişiklikler ka rşısında hızla biçim değişti rebilen bir robot dış iskelet geliştirmiş ve elektronik, fotonik ve kimyasal yükle donatılmış bu mikro ölçekli m akinelerin biy olojik mi kroorganizma ölçeğinde robotik için güçlü bir platform olabilece ğini söylüyor.
“Voyager uzay gemisinin işlem gücünü hücre büyüklüğünde bir nesneye koya- bilirsiniz”diyorCohen.“Peki, sonranereyikeşfegideceksiniz?”
Cornell’de Nano Ölçekli BilimEnstit üsününmüdürü ve Fizik Bi limleri Profesörü olan McEuen, “Elektronik için ‘dış iskelet’ diyebile ceğinizbi rşeyinşaetmeye çalışıyoruz”d iyor.“Şuandabirçok bilgi işleye bi len küçük bilgisayar yongaları yapabilirsinizam abunlarnasılhare ket edeceklerini bilemez ya da bir şeyi eğemezler.”
Ekip, çalışmasını Proceedings of the National Academy of Scien ces dergisinin Ocak sayısında yayımladı. Makalenin başyazarı Miskin. Diğer katılımcılar ise Mühendislik Profesörü Samuel B. Eckert ile doktora öğrencileri Kyle Dorsey, BarışBircanveYimoHan.
Makineler, bimorf adı verilen motoru kullanıyor. Bimorf,kendisineısı,kimyasal tepkime ya da voltaj gibi bir uyaranverildiğindebükülen, ikimalzemedenoluşmuşbir düzenek. Deneyde cam ve grafen kullanılıyor. Bimorf biçim değiştiriyor çünkü ısı uygulandığında, farklı ısıl tepkilere sahip iki materyal aynı sıcaklık değişimine farklı miktarlarda genleşerek tepki veriyor.
Dolayısıyla bimorf bu gerilimi üstünden kısmen atmak için bükülüyor ve katmanlardan birinin diğerindendahaçokuzamasına izin veriyor. Bimorfların bükemeyeceği katı, düz paneller ekleyen araştırmacılar, bükülme eyleminin sadece belirli noktalarda gerçekleşmesini sağlıyor, kısacası kat yerleri yaratıyor. Bu sayede tetrahedrondan (dörtyüzlü) küplere kadar farklı katlanan yapılar meydana getirilebiliyor.
Grafenle cam söz konusu olduğunda, bimorflar kimyasaluyaranlaradaeğilerek karşılıkveriyorçünkücama gelen büyük iyonlar camı genişletiyor. Bu kimyasal etkinliknormaldecamınsadece en dış kenarında, suya ya da diğer iyonik sıvılara batırıldığında gerçekleşiyor. Araştırmacıların bimorfu sadece birkaç nanometre kalınlıkta olduğundan, cam neredeyse tüm dış kenarı oluşturuyor ve kolayca tepki veriyor.
“Güzel numara” diyor Miskin, “çünkü sadece nano ölçeklisistemlerdeyapabileceğiniz bir şey.”
Bimorf, atomik katman biriktirmeyöntemiyleyapılıyor. Bunun için alüminyum, bircamörtüüzerindenatom inceliğindeki katmanlar h alinde silikon dioksitle boyanıyor. Sonra ıslak aktarma yöntemiyle, bu yığının üstüne tek atomluk bir grafen katman ı yerleştiriliyor. Sonuçta ortaya, şimdiye dek yapılmış en ince bimorf çıkıyor.
Ekip, makineler inden birini, katlandığında “alyuvar hü cresinden üç kat büyük ve büyük bir nörondan üç katküçük”olarakbetimliyor. Bubüyüklükte katlananyapılardahaöncedeyapılmıştı ancakbugrubunversiyonu çok bariz bir avantaja sahip.
“Bizim aygıtlarımız yarıiletken imalat süreciyle uyumlu” diyor Cohen. “O yüzden bu ölçekte robotik hayalimizi de gerçekleştiriyor.” Dahası, Miskin’in dediğine göre, grafenin kuvveti sayesinde elektr onik uygulamaları için gereken farklı türden yükleri taşımak olanaklı.“Buelektronikdışiskeleti inşa etmek istiyorsanız, elektronik bileşenleri taşıyacakkadarkuvvetliolmalı. Bizimkibun uyapıyor.”
Şimdilik bu küçük makinelerin elektronik, biyolojik algılama ya da başka bir alanda ticari kullanımı yok. Ancak McEuen araştırmaların bilimi nano ölçekli robotlara doğru ittiğini söylüyor. “Şu anda küçük ölçekli makineler için ‘kas’ yok, o yüzden biz de küçük ölçekli kasyapıyoruz.”