MIT大規(guī)模生產(chǎn)只要細(xì)胞大小的機(jī)器人

大規(guī)模生產(chǎn)機(jī)器人？聽(tīng)上去像《星球大戰(zhàn)》之類的科幻電影里大壞蛋干的事兒。可現(xiàn)實(shí)比電影還要科幻。美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在開(kāi)發(fā)了一種方法，不僅能實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的大規(guī)模生產(chǎn)，而且這種機(jī)器人的大小只有細(xì)胞那么大，真是原子級(jí)別的高科技。

先說(shuō)說(shuō)這么小的機(jī)器人能做什么用：微型設(shè)備越小，就越能進(jìn)入纖細(xì)、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)之中；我們可以讓微型機(jī)器人前往一些原先很難探察的地方：為石油天然氣管道探傷、在人體血管內(nèi)診斷疾病。研究團(tuán)隊(duì)把這種微型機(jī)器人稱為“syncell”，也就是“合成細(xì)胞”。實(shí)驗(yàn)證明，如果把存儲(chǔ)單元放到這種機(jī)器人里，它還可以成為良好的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，即使一段時(shí)間不通電并浸在水中也不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。

從本質(zhì)上講，syncell本身并不是機(jī)器人，而是一種裝載微型電子器件的容器結(jié)構(gòu)。麻省理工學(xué)院的Michael Strano教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)推出的這項(xiàng)成果，正是用極為高效、精確的方法，讓石墨烯材料批量生成這種微型容器。成果發(fā)表在了最近出版的《自然·材料》雜志上。

從顯微鏡下觀察，syncell和人體紅細(xì)胞的大小差不多，個(gè)頭大約10微米。Strano教授說(shuō)：“它看起來(lái)像一個(gè)活的生物細(xì)胞。事實(shí)上大多數(shù)人都會(huì)把它當(dāng)成細(xì)胞。”我們可以把傳感器和存儲(chǔ)器放進(jìn)syncell里，然后把一大群這樣的細(xì)胞機(jī)器人從管道（比如石油管道、人體血管）一端注射進(jìn)去，由傳感器在管道內(nèi)部收集信息。當(dāng)syncell從另一頭出來(lái)的時(shí)候，我們?nèi)〕龃鎯?chǔ)器中的數(shù)據(jù)，就可以完成精確的探察任務(wù)。

我們馬上要介紹的是這項(xiàng)成果里最有趣的部分：syncell的批量生產(chǎn)方式。要精確地大規(guī)模制造這么多細(xì)胞大小的小容器，是不是必須用到特別尖端的微型設(shè)備呢？答案是不用。這個(gè)制造方法的要點(diǎn)是充分運(yùn)用了石墨烯材料自身的特性。制造過(guò)程如下：

首先，將一層極薄的石墨烯片鋪在表面。然后，用專門(mén)的印刷機(jī)把裝載著微型電子元件（比如傳感器、存儲(chǔ)器）的高分子聚合物印到這層石墨烯上。這些聚合物形成了點(diǎn)陣，在顯微鏡下看，像是一個(gè)個(gè)小圓柱。最后，讓第二層石墨烯落在這一層圓柱的頂端。

項(xiàng)目研究人員Albert Liu介紹說(shuō)：“就像桌布落在圓桌表面一樣，石墨烯片在聚合物圓柱的邊緣也會(huì)自然地垂落折疊，發(fā)生圓形應(yīng)變。”

我們知道，石墨烯是一種超薄而堅(jiān)固的材料，但是它又具有“脆”的特點(diǎn)，出現(xiàn)應(yīng)變后就會(huì)破損。研究團(tuán)隊(duì)恰恰利用了石墨烯這個(gè)特性，令其產(chǎn)生可控的破損（稱為autoperforation，自動(dòng)破損），最后上下兩層石墨烯片會(huì)自動(dòng)融合，形成完整的圓形容器syncell——“就好像被一個(gè)微型打孔器切下來(lái)一樣整齊干凈”。

與其他制造微型機(jī)器人的復(fù)雜工藝相比，syncell技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于其簡(jiǎn)潔，基本上只需要一個(gè)步驟。研究人員表示，這個(gè)技術(shù)可以用于其他多種超薄材料，除了石墨烯之外，比如二硫化鉬和六方氮化硼都可以形成syncell容器。

Albert Liu表示，syncell技術(shù)為微型和納米級(jí)別的制造工藝提供了一套全新的工具包。