Des chercheurs de l'Institut Paul Scherrer PSI et de l'ETH Zurich ont développé une micromachine qui peut effectuer différentes actions. D'abord des nano-aimants dans les composants des microrobots sont programmés magnétiquement, puis les différents mouvements sont contrôlés par des champs magnétiques. De telles machines, qui ne font que quelques dizaines de micromètres de diamètre, peut être utilisé, par exemple, dans le corps humain pour effectuer de petites opérations. Les chercheurs ont maintenant publié leurs résultats dans la revue scientifique La nature .

Le robot, qui ne mesure que quelques micromètres de diamètre, rappelle un oiseau en papier fait d'origami, l'art japonais du pliage du papier. Mais, contrairement à une structure en papier, le robot se déplace comme par magie sans force visible. Il bat des ailes ou plie le cou et rétracte la tête. Ces actions sont toutes rendues possibles par le magnétisme.

Des chercheurs de l'Institut Paul Scherrer PSI et de l'ETH Zurich ont assemblé la micromachine à partir de matériaux contenant de petits nano-aimants. Ces nano-aimants peuvent être programmés pour adopter une orientation magnétique particulière. Lorsque les nano-aimants programmés sont ensuite exposés à un champ magnétique, des forces spécifiques agissent sur eux. Si ces aimants sont situés dans des composants flexibles, les forces agissant sur eux font bouger les composants.

Programmation des nano-aimants

Les nano-aimants peuvent être programmés encore et encore. Cette reprogrammation se traduit par des forces différentes, et de nouveaux mouvements en résultent.

Pour la construction du microrobot, les chercheurs ont fabriqué des réseaux d'aimants au cobalt sur de fines feuilles de nitrure de silicium. L'oiseau construit à partir de ce matériau pouvait alors effectuer divers mouvements, comme le battement, planant, tourner ou glisser sur le côté.

"Les mouvements effectués par le microrobot s'effectuent en quelques millisecondes, " dit Laura Heyderman, responsable du Laboratoire d'Expérimentations Matériaux Multi-échelles au PSI et professeur de Systèmes Mésoscopiques au Département des Matériaux, ETH Zurich. "Mais la programmation des nano-aimants ne prend que quelques nanosecondes. Cela permet de programmer les différents mouvements les uns après les autres. Cela signifie que le minuscule microoiseau peut d'abord battre des ailes, puis glisser sur le côté et ensuite rabattre à nouveau. "Si besoin, l'oiseau pourrait aussi planer entre les deux, " dit Heyderman.

Microrobots intelligents

Ce nouveau concept est une étape importante vers les micro- et nanorobots qui non seulement stockent des informations pour donner une action particulière, mais peut également être reprogrammé pour effectuer différentes tâches. « Il est concevable que, à l'avenir, une micromachine autonome naviguera dans les vaisseaux sanguins humains et effectuera des tâches biomédicales telles que tuer des cellules cancéreuses, " explique Bradley Nelson, chef du département de génie mécanique et des procédés à l'ETH Zurich. « D'autres domaines d'application sont également envisageables, par exemple de la microélectronique flexible ou des microlentilles qui changent leurs propriétés optiques, " dit Tianyun Huang, chercheur à l'Institut de robotique et de systèmes intelligents de l'ETH Zurich.

En outre, des applications sont possibles dans lesquelles les caractéristiques des surfaces changent. "Par exemple, ils pourraient être utilisés pour créer des surfaces qui peuvent être mouillées par l'eau ou repousser l'eau, " dit Jizhai Cui, ingénieur et chercheur au laboratoire des systèmes mésoscopiques.