Magneettisia mikro- ja nanorakenteita hyödyntäen

Helmholtz Associationin tutkimuskeskus on kehittänyt uudenlaista magnetismista metamateriaalia yhteistyössä muiden EU-kumppaneidensa kanssa.

Dr. Anna Palau on kehittänyt erityisen metamateriaalin, joka näyttää pieniltä kukilta pyyhkäisyelektronimikroskoopin alla. Terälehdet koostuvat ferromagneettisen nikkeli-rauta-seoksen kaistaleista.

Mikrokukkia voidaan valmistaa eri geometrioissa, ei vain eri sisä- ja ulkosäteillä, vaan myös vaihtelevalla määrällä ja leveydellä terälehtiä. Tämä kukan muotoinen geometria saa ulkoisen magneettikentän kenttäviivat keskittymään rakenteen keskelle, mikä johtaa suuresti tehostuneeseen magneettikenttään.

Nikkeli-rautaseoksesta valmistetulla, vain muutaman mikrometrin kokoisella kukkamaisella rakenteella voidaan lisätä magneettisensorien herkkyyttä ja vähentää paikallisten magneettikenttien luomiseen tarvittavaa energiaa.

"Säätämällä geometrisia parametreja, kuten terälehtien muotoa, kokoa ja lukumäärää, magneettista käyttäytymistä voidaan muuttaa ja hallita", Valencia sanoo. Tämän seurauksena magnetoresistiivisen anturin herkkyyttä voitaisiin lisätä yli kahdella suuruusluokalla.

Southern Methodist University ja George Washington University ovat luoneet magneettisen pinsettijärjestelmän, jonka avulla lääkärit voivat jonakin päivänä tehdä etäisiäkin, ei-invasiivisia ja erittäin tarkkoja lääketieteellisiä toimenpiteitä potilaiden kehossa mikrorobotin avulla.

"Järjestelmä antaa reaaliaikaista palautetta haptisen laitteen kautta, jolloin kirurgi voi tuntea mikrorobotteihin vaikuttavat voimat niiden liikkuessa tai ollessa vuorovaikutuksessa ympäristönsä kanssa." sanoi SMU:n nanoteknologian asiantuntija MinJun Kim ja yksi laitteen luojista

"Koska mikrorobotteja manipuloidaan ulkoisesti magneettikentillä, invasiivisia työkaluja tai toimenpiteitä ei tarvita", hän sanoi. "Tämän ansiosta hoidot voidaan toimittaa juuri sinne, missä niitä tarvitaan, hallitusti ja ei-invasiivisesti, mikä vähentää riskejä ympäröiville terveille alueille."

Mikrorobotit ovat miniatyyrirobotteja, jotka on valmistettu nanoteknologialla. Ne ovat lupaavia useissa lääketieteellisissä sovelluksissa, kuten leikkauksessa, kohdistetussa lääkkeiden toimituksessa ja biopsiassa. Mutta turvallisuus- ja eettisistä syistä johtuen on kasvava kiinnostus saada ihminen osallistumaan mikrorobottisten järjestelmien hallintaan.

Magneettiset pinsetit voisivat avata oven niin sanotuille "ihminen silmukassa" mikrorobottisille toimenpiteille.

"Pitämällä käyttäjän hallinnassa järjestelmä varmistaa turvallisemman vuorovaikutuksen ja tarjoaa samalla myös herkissä sovelluksissa tarvittavan tarkkuuden", Kim sanoi.

Aiheesta aiemmin:

Ennätysohuet magneetit hallintaan

Nopeita mikrorobotteja ihmiskehoon