二维材料实现科幻梦想 微型浮动机器人已出现

近日，美国麻省理工学院（MIT）的研究人员采用纳米单层二硫化钼和二硒化钨，将超薄二维电子技术与微型粒子相结合，创造出微观机器人。这种机器人可用于监测各种环境中的有害气体或人类消化系统的内部疾病。

迄今为止，没人想到的一种创造性方式是将电子元件接枝到胶体颗粒上，粒子可以像尘埃一样漂浮在空中，并具有计算功能。人们可以将这些微型浮动机器人应用到他们无法访问的环境中，这种微型浮动机器人未来将可以用于许多领域，就如同科幻作家或童话作家所描绘的未来那样，如果有朝一日，人们想探索人体内部的疾病或者搜索环境中的污染物，可以直接雇用一个微型的漂浮机器人去解决问题。如今，研究人员正朝着这种设备迈出第一步。

作为第一步，研究人员需要开发一套兼容的电子元件用于颗​​粒涂层，形成一个封闭的自治电路。要制造单个原子厚的电子电路，这种电路非常薄，所以很难做到。研究员Koman博士说：“我们通过了许多不同的设备来满足特定的功率和能量要求。”

最后，研究团队为微米尺寸的颗粒选择了一种生物相容材料SU-8，并对它们进行光刻蚀刻以创建一个由电源，检测器和存储设备组成的闭合电路。电源是纳米单层二硫化钼（MoS₂）和二硫化钨（WSe₂）组成的pn异质结，可将光转换为电流。MoS₂和WSe₂都是二维半导体。该探测器是一种化学电阻器，一种独特的单层MoS₂，旨在改变其电阻以响应环境因素。电输出存储在由夹在金和银电极之间的单独的MoS₂薄片层组成的存储装置中。

由于粒子的移动性和稳定性将成为提出的应用的重要组成部分，研究人员首先检查了电子粒子是否可以移动以及移动多远。重要的是，2D材料与类似材料相比具有更高的应变限制，研究人员将它们雾化并推向目标; 这些微小的粒子飞了几英尺。

Koman博士说：“我们把微小的回射器放在粒子上 - 就像你骑在自行车上一样 - 这样它们就能反射光线，并让我们迅速找到粒子。捕获粒子后，研究人员从粒子中下载信息，读出设备的状态，然后可以擦除存储器，以便微型机器可以重新使用。例如，研究人员在模拟天然气管道中测试了这些微型设备，飞行器成功驶过测试室，沿途检测到碳颗粒或挥发性有机化合物的存在，并将这些信息存储在内存中。”

研究人员设想这些微型飞行器的一系列用途。例如监测大面积的细菌，孢子​​，烟雾，灰尘或有毒烟雾，或许现在的卫星或一群无人飞机就可以完成这些任务，但价格昂贵，而在地面上安装传感器需要大量人力劳动密集型地安装，与微型机器人的传播速度相比，这此方式往往是缓慢得不值一提的。所以，采用可雾化电子设备概念的微型浮动机器人作为替代，相较之下，传统和未来的成本效率立现高低。

研究人员的下一步是开发用于其他应用的粒子，包括作为人体肠道消化系统的监测器。他们设想的是，未来治疗某些疾病可以不用再麻烦医生或吃有毒副作用的药物，吞下几个微型机器人就能在人体里面帮助解决以前很难处理的麻烦。（中钨在线：伟平编译）

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