أذرع روبوتية ليّنة تعمل بالطحالب تنحني وتمسك الأشياء بالضوء

كيف تعمل الذراع

يبلغ طول هذه الأذرع نحو ثلاثة أرباع البوصة (قرابة 2 سم) وسمكها بسمك بطاقة ائتمان، وتتكوّن من طبقتين من الهيدروجيل تعيش عليهما خلايا الطحالب. تستجيب إحدى الطبقتين لتغيّرات الرقم الهيدروجيني (pH) التي يحدّدها أيض الطحالب. فعند تعرّض الطحالب للضوء تقوم بالتمثيل الضوئي وتمتص ثاني أكسيد الكربون وتثبّت النيتروجين، فيميل الرقم الهيدروجيني المحلي إلى القاعدية وينتفخ الهيدروجيل. وفي الظلام تطلق الطحالب ثاني أكسيد الكربون عبر التنفس، فيعود الوسط إلى الحموضة وينكمش الهيدروجيل. ويتحكم الفرق في حجم الطبقتين في الانحناء.

ووفق الباحثين، بلغ وزن الطبقة في الظروف الحمضية، بين pH 3 و7، نحو 37 في المئة من وزنها الأصلي، بينما تضاعف وزنها أربع مرات عند pH 11.

وتتطلب روبوتات ليّنة أخرى حساسة للرقم الهيدروجيني عادةً تغيير كيمياء السائل المحيط كله. أما هنا فالتأثير موضعي أكثر، ما يجعل التقنية أنسب للتطبيقات التي يلزم فيها أدنى أثر بيئي.

ماسكات وقيود

يبدأ التغيّر الكيميائي سريعًا، بعد نحو 20 ثانية من تشغيل الضوء ونحو 10 ثوانٍ من حلول الظلام، لكن انحناء الهيدروجيل بشكل ملحوظ يستغرق عدة ساعات.

وبعد النموذج الأول، بنى الفريق أجهزة أخرى، منها ماسك بأربعة أصابع ينغلق عند التعرض للضوء، وقد رفع كرة معدنية مجوفة وأفلتها عند إطفاء الضوء. وتمكّن ماسك آخر على شكل خطاف من التقاط حلقة مطاطية ووضعها. وكان وزن الجسمين أقل بكثير من مشبك ورق صغير.

ويأمل الباحثون مستقبلًا أن تسهم التقنية في روبوتات ليّنة أكثر استقلالية واستجابة للبيئة، تُستخدم في معدات زراعية آلية أو للتحكم بالسوائل في أجهزة المختبر على شريحة أو في الروبوتات تحت الماء. ولأن الطحالب لا تخضع لأي تعديل جيني، فلا توجد مخاوف السلامة الحيوية المرتبطة غالبًا بالتقنيات القائمة على الميكروبات.