Vous voulez que vos robots nagent ? Nourrissez-les d’huile et d’eau
Les chercheurs espèrent que les scientifiques pourront utiliser les robots pour en savoir plus sur les interactions fondamentales entre les organismes vivants.
L’huile et l’eau ne se mélangent généralement pas. Pourtant, les chercheurs ont utilisé une simple combinaison des deux, cette dernière contenant une substance semblable à un détergent, pour créer de petits robots nageurs qui peuvent à la fois se déplacer et se recharger par eux-mêmes.
Une équipe de l’Université Queen Mary de Londres a développé les nageurs artificiels à partir de gouttelettes d’huile dopées qui utilisent les fluctuations de température dans leur environnement pour stocker de l’énergie et nager.
L’équipe, dirigée par Stoyan Smoukov, un leader en génie chimique à l’université, espère que leur invention pourra être utilisée pour aider les scientifiques à en apprendre davantage sur les interactions fondamentales entre les organismes vivants, tels que les bactéries et les algues, a-t-il déclaré. Des collaborateurs de l’Université de Sofia en Bulgarie ont également travaillé sur le projet.
Les chercheurs ont développé de minuscules robots ressemblant à des gouttelettes avec des filaments en forme de queue qui peuvent se déplacer spontanément ainsi que se recharger en fonction des fluctuations de température.
« En mélangeant nos simples nageurs artificiels avec des groupes d’organismes vivants, nous pourrions développer une image plus claire de la façon dont les micronageurs biologiques communiquent entre eux », a déclaré Smoukov dans un communiqué de presse. « Par exemple, communiquent-ils uniquement en raison de l’acte physique de se cogner, ou existe-t-il d’autres produits chimiques ou signaux libérés dans l’environnement essentiels à leur interaction. »
Conduite par la température
Bien qu’il existe d’autres types de nageurs artificiels similaires aux gouttelettes, leurs mouvements sont soit entraînés par des réactions chimiques, qui créent des bulles qui propulsent les nageurs à travers des fluides, soit par des forces physiques telles que des champs magnétiques ou électriques.
La nouvelle classe de robots nageurs développés par l’équipe, qui ont à peu près la taille d’un globule rouge, peut à la place se former et se déplacer spontanément en fonction des changements de température.
Lorsque les robots refroidissent, les gouttelettes d’huile libérer des fils minces ressemblant à des queues dans l’environnement. Une friction est alors générée entre les queues et le fluide entourant le petit nageur, le faisant bouger.
Le chauffage est ce qui permet aux nageurs de récolter leur propre énergie. Lorsque la chaleur, les gouttelettes rétractent leurs queues et retournent à leur état d’origine, utilisant la chaleur de leur environnement pour se recharger pour un mouvement futur, ont déclaré les chercheurs. En fait, ils peuvent se recharger plusieurs fois et peuvent nager jusqu’à 12 minutes à la fois.
Pertinence et applications
Les chercheurs ont publié un article sur leurs travaux dans la revue Physique de la nature.
Smoukov a déclaré que la simplicité du travail est ce qui le rend particulièrement pertinent pour d’autres scientifiques et même des personnes curieuses en dehors du domaine.
Alors que pour créer même les cellules artificielles les plus simples en biologie, les scientifiques ont besoin de plus de 470 gènes, l’équipe n’a utilisé que « quelques composants simples et peu coûteux » pour créer un nouveau type de matière active qui peut changer de forme et se déplacer comme un être vivant, » il a dit.
« Nous espérons que cette étude ouvrira la possibilité aux gens de s’engager dans la science de pointe », a déclaré Smoukov dans un communiqué de presse. « Comme le seul équipement nécessaire est un simple microscope optique, les gens pourraient créer ces micronageurs avec les configurations de laboratoire les plus basiques, ou même à la maison. »
Dans l’ensemble, les robots peuvent fournir une image plus claire de la communication complexe entre de minuscules organisations vivantes telles que les bactéries, un casse-tête que les scientifiques n’ont pas encore complètement résolu, a-t-il ajouté.
« Dans la nature, nous voyons souvent un grand nombre d’organismes tels que des bactéries se regrouper, mais notre compréhension de la façon dont ces organismes interagissent les uns avec les autres est incomplète », a déclaré Smoukov.
