今年 7 月，麻省理工學(xué)院（mit）研制出了一款機(jī)器人，可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，甚至能運(yùn)行計(jì)算，而且只有人類細(xì)胞一般大小，可以說是迄今為止能夠感知環(huán)境的最小的機(jī)器人了。

不出 3 個(gè)月，他們又研究出了一種新方法， 通過可控石墨烯的分裂來大規(guī)模生產(chǎn)這樣小巧的機(jī)器人。這項(xiàng)研究被刊登在 10 月 23 日的《自然材料》（nature materials）雜志上。

之前研制出的微型機(jī)器人由 2d 材料制成的微型電子電路構(gòu)成，只如人體的卵細(xì)胞般大小，上面附著了許多被稱作 “膠體” 的微小顆粒。這些膠體只有 1nm 至 1μm 大小，因此可以懸浮在液體和空氣中且不溶于其中。同時(shí)，在液體和空氣中，還會(huì)有其他粒子與膠體碰撞或是存有引力，且這種引力要遠(yuǎn)大于膠體自身的重力，這就意味著這些膠體會(huì)一直懸浮，永不沉淀。

而且，這些機(jī)器人還能自供電，不需要內(nèi)置電池，光電二極管就可以為微型機(jī)器人提供足夠的電力。這樣一來，它就可以不斷感知周圍環(huán)境的信息，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在板載閃存中，并通過各種微型傳感器來讀取數(shù)據(jù)。

別看它小，正是因?yàn)樗中∮朱`活，再有以上這些特性的加持，還是能起到不可小覷的作用。它們可以透過人類的血液穿到消化系統(tǒng)尋找病灶，或穿過石油、天然氣管道尋找堵塞點(diǎn)或裂縫 —— 對(duì)于石油和天然氣行業(yè)來說，檢查泄漏等問題耗時(shí)長(zhǎng)且花費(fèi)巨大，而這些微型機(jī)器人就可輕松地從管道的一端進(jìn)入，再?gòu)牧硪欢吮蝗〕觯祟惪捎纱双@取它們?cè)诠艿乐胁蹲降降臄?shù)據(jù)。

單個(gè)微型機(jī)器人能力非常有限，但它們要是能多起來，或許會(huì)在更大規(guī)模的項(xiàng)目中一展身手。而當(dāng)時(shí)未能找到大規(guī)模制備這種微型機(jī)器人的工藝，如今也被這個(gè)團(tuán)隊(duì)研究了出來。他們發(fā)現(xiàn)，通過向 2d 石墨烯材料和電路材料進(jìn)行 “全自動(dòng)射孔” 是個(gè)不錯(cuò)的法子。

石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅(jiān)硬的納米材料，幾乎完全透明。麻省理工學(xué)院教授 michael strano 介紹說，石墨烯實(shí)際上很脆弱，但團(tuán)隊(duì)并不認(rèn)為這是缺點(diǎn)，反而將之視為獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)?！斑@種脆弱性是可被利用的?！?strano 說，“在進(jìn)行這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)之前，如果你告訴我，你可以在納米尺度上打碎它，從而控制它的形狀，我是不會(huì)相信的。”

但新的方法正是如此。團(tuán)隊(duì)首先將 2d 電路元件蝕刻在一個(gè)聚合物膠板中，再將這層電路材料固定在一頁(yè) 2d 石墨烯材料上。接著，他們?yōu)檫@個(gè)兩層的材料又加了一層石墨烯基底。全都固定好后，研究人員用微陣列打印機(jī)對(duì)著石墨烯材料基底射孔， 這樣，包含著電子電路的那層材料就成了一個(gè)個(gè)圓點(diǎn)，夾在兩層石墨烯之間，成了一個(gè)三層的圓柱。

隨后科研人員對(duì)材料進(jìn)行可控壓力的分裂。在壓裂的過程中，兩層石墨烯都會(huì)產(chǎn)生裂縫，但這些裂縫只是圍繞在圓柱周圍，那一個(gè)個(gè)小圓柱竟整整齊齊被切割下來，毫發(fā)無損。并且，兩層石墨烯只產(chǎn)生了形狀和大小都均勻的碎片，而非大小不一的碎屑，也十分好清理。

“這一可控分裂的方法可以作為大規(guī)模制備的工藝?！?研究者之一的 albert liu 說，“原則上，研究人員還可以將這些薄片制成任何形狀，在其他學(xué)科領(lǐng)域有所應(yīng)用。” 他和他的團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，除了石墨烯之外的其他 2d 材料，如二硫化鉬和六方氮化硼，也可以起到相同的作用，厚度可達(dá)原子級(jí)。

這些微型機(jī)器人可以在內(nèi)存陣列中存儲(chǔ)信息、使用電極讀取，甚至可以擦除信息后重新投入使用。在實(shí)驗(yàn)中，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功將 m、i、t 三個(gè)字母的信息編碼進(jìn)合成細(xì)胞的內(nèi)存陣列中，讓其在水中懸浮數(shù)個(gè)月，這些信息仍然可以被讀取。

題圖來自 mit news