Vole, oiseau micromachine, vole !
Des chercheurs de l'ETH Zurich et de l'Institut Paul Scherrer (PSI) ont mis au point une micromachine en forme d'oiseau. Gr?ce à des nano-aimants programmés magnétiquement, ce microrobot peut "voler" dans un champ magnétique en effectuant différentes man?uvres - et peut-être un jour réaliser de petites opérations dans le corps humain.
Il ne mesure que quelques micromètres (quelques millionièmes de mètre) et fait penser à un oiseau d'origami. Mais contrairement aux créations artistiques en papier plié, ce robot se déplace comme par magie, sans qu'aucune force visible n'agisse sur lui. Il bat des ailes, plie le cou et rentre la tête. Ces actions sont possibles gr?ce au magnétisme.
Les chercheurs de l'Institut Paul Scherrer (PSI) et de l'ETH Zurich ont notamment assemblé la micromachine à partir de matériaux contenant de petits nano-aimants. Sous la direction de Laura Heyderman, qui dirige l'Institut commun des systèmes mésoscopiques, les scientifiques ont programmé ces nano-aimants pour qu'ils adoptent une orientation magnétique spécifique. Lorsque les nano-aimants programmés sont ensuite exposés à un champ magnétique, des forces spécifiques s'exercent sur eux.
Lorsque ces aimants se trouvent dans les éléments flexibles de l'Origamivoile, les forces qui agissent sur eux entra?nent un mouvement. Les nano-aimants peuvent être reprogrammés en permanence. Cela conduit à des forces différentes qui agissent sur la construction et à de nouveaux mouvements. Les chercheurs viennent de publier leurs résultats dans la revue scientifique "Nature".
Programmer des nano-aimants
Pour construire le microrobot, les chercheurs ont placé des rangées d'aimants au cobalt sur de fines couches de nitrure de silicium. L'oiseau fabriqué avec ce matériau pouvait effectuer différents mouvements, par exemple battre des ailes, se secouer, se retourner ou glisser sur le c?té.
"Ces mouvements du microrobot se déroulent à l'échelle de la milliseconde", explique Heyderman. "En revanche, la programmation des nano-aimants se fait en quelques nanosecondes", ce qui permet de programmer différents mouvements. Si l'on se réfère au modèle du micro-oiseau, cela signifie par exemple qu'on peut d'abord le faire battre des ailes, puis le faire glisser sur le c?té, puis le faire battre à nouveau des ailes. "Si nécessaire, on pourrait aussi le faire trembler entre-temps", explique Heyderman.
Des microrobots intelligents
Ce concept inédit est une étape importante vers la création de micro- et nano-robots qui ne se contentent pas de stocker des informations pour une seule action précise, mais qui peuvent être reprogrammés en permanence pour accomplir différentes t?ches. "On peut imaginer qu'à l'avenir, une micromachine autonome naviguera dans les vaisseaux sanguins humains et effectuera des t?ches biomédicales comme la destruction de cellules cancéreuses", explique Bradley Nelson, directeur de l'Institut de robotique et de systèmes intelligents de l'ETH Zurich, dont le laboratoire a apporté son savoir-faire. Des domaines d'application tels que la microélectronique flexible ou les microlentilles dont les propriétés optiques sont modifiées sont également envisageables.
En outre, il est possible d'envisager des applications dans lesquelles les caractéristiques propres des surfaces sont modifiées. "On pourrait par exemple créer des surfaces qui, selon les besoins, pourraient être soit mouillées par l'eau, soit repousser l'eau", explique Jizhai Cui, ingénieur et chercheur au laboratoire de systèmes mésoscopiques de Laura Heyderman au PSI.
Ce texte est basé sur une page externeCommuniqué de presse de l'Institut Paul Scherrer (PSI).
Référence bibliographique
Cui J, Huang T-Y, Luo Z, Testa P, Gu H, Chen X-Z, Nelson BJ, Heyderman LJ. Nanomagnetic Encoding of Shape-morphing Micromachines. Nature, published online Nov 11, 2019. DOI : page externe10.1038/s41586-019-1713-2