Un robot moléculaire, qui mesure généralement entre 100 nanomètres et 100 micromètres de long, nécessite un actionneur, le processeur et le capteur fonctionnent correctement. En affinant leurs interactions mutuelles, des millions de robots peuvent se déplacer ensemble en essaims beaucoup plus gros qu'un seul robot, offrant plusieurs avantages. Barre d'échelle :20 m. Crédit :Institut national des sciences des matériaux (NIMS)
La recherche multidisciplinaire a conduit à la fabrication innovante de robots de la taille d'une molécule. Les scientifiques poursuivent maintenant leurs efforts pour faire interagir et travailler ensemble ces robots par millions, explique une critique dans le journal Science et technologie des matériaux avancés .
"Les robots moléculaires devraient grandement contribuer à l'émergence d'une nouvelle dimension dans la synthèse chimique, fabrication moléculaire, et l'intelligence artificielle, " écrit le chimiste physique de l'Université d'Hokkaido, le Dr Akira Kakugo et ses collègues dans leur revue.
Des progrès rapides ont été réalisés ces dernières années pour construire ces minuscules machines, grâce aux chimistes supramoléculaires, ingénieurs chimistes et biomoléculaires, et nanotechnologues, entre autres. Mais un domaine qui doit encore être amélioré est le contrôle des mouvements d'essaims de robots moléculaires, afin qu'ils puissent effectuer plusieurs tâches simultanément.
Vers cette fin, les chercheurs ont fabriqué des robots moléculaires avec trois composants clés :des microtubules, ADN simple brin, et un composé chimique photosensible. Les microtubules agissent comme le moteur du robot moléculaire, convertir l'énergie chimique en travail mécanique. Les brins d'ADN agissent en tant que processeur d'informations en raison de leur incroyable capacité à stocker des données et à exécuter plusieurs fonctions simultanément. Le composé chimique, dérivé d'azobenzène, est capable de sentir la lumière, agissant comme interrupteur marche/arrêt du robot moléculaire.
Les scientifiques ont créé d'énormes « essaims » mobiles de ces robots moléculaires en utilisant la capacité de l'ADN à transmettre et à recevoir des informations pour coordonner les interactions entre les robots individuels.
Les scientifiques ont réussi à contrôler la forme de ces essaims en ajustant la longueur et la rigidité des microtubules. Des robots relativement rigides pullulent en unidirectionnel, faisceaux linéaires, tandis que les plus flexibles forment une rotation, essaims en forme d'anneau.
Un défi permanent, bien que, fait essaimer des groupes séparés de robots en même temps, mais sous des formes différentes. Cela est nécessaire pour effectuer plusieurs tâches simultanément. Un groupe de scientifiques y est parvenu en concevant un signal ADN pour des robots rigides, en les envoyant dans un essaim unidirectionnel en forme de faisceau, et un autre signal ADN pour les robots flexibles, qui tournaient simultanément ensemble dans un essaim en forme d'anneau.
L'azobenzène photosensible a également été utilisé pour éteindre et allumer les essaims. L'ADN traduit les informations de l'azobenzène lorsqu'il détecte la lumière ultraviolette, éteindre un essaim. Lorsque l'azobenzène détecte la lumière visible, l'essaim est remis à l'état activé.
"La taille des robots a été réduite de centimètres à nanomètres, et le nombre de robots participant à un essaim est passé de 1, 000 à des millions, " écrivent les chercheurs. Une optimisation supplémentaire est encore nécessaire, cependant, pour améliorer le traitement, stockage et transmission d'informations. Aussi, les questions liées à l'efficacité énergétique et à la réutilisabilité, en plus d'améliorer la durée de vie des robots moléculaires, doivent encore être abordés.
