Miękkie roboty z alg poruszają się pod wpływem światła

Jak działa algowe ramię

Ramiona mają około trzech czwartych cala (ok. 2 cm) długości i grubość karty kredytowej. Zbudowano je z dwóch warstw hydrożelu, na których rosną komórki alg. Jedna z warstw reaguje na zmiany pH, a te zależą od metabolizmu alg. Pod wpływem światła algi prowadzą fotosyntezę, pochłaniają dwutlenek węgla i wiążą azot, przez co lokalne pH rośnie, a hydrożel pęcznieje. W ciemności algi uwalniają CO2 w procesie oddychania, odczyn wraca na kwaśną stronę i żel się kurczy. Różnica objętości obu warstw powoduje zginanie.

Według badaczy w warunkach kwaśnych, między pH 3 a 7, warstwa ważyła około 37 procent swojej pierwotnej masy, a przy pH 11 jej masa wzrastała czterokrotnie.

Inne miękkie roboty reagujące na pH wymagają zmiany chemii całej otaczającej cieczy. Tutaj efekt jest znacznie bardziej lokalny, więc technologia lepiej nadaje się do zastosowań, w których wpływ na środowisko musi być minimalny.

Chwytaki i ograniczenia

Zmiana chemiczna zaczyna się szybko: około 20 sekund po włączeniu światła i około 10 sekund po jego wyłączeniu. Wyraźne zgięcie hydrożelu zajmuje jednak kilka godzin.

Po pierwszym prototypie zespół zbudował kolejne urządzenia. Czteropalczasty chwytak zamykał się pod wpływem światła, podnosił pustą metalową kulkę i puszczał ją po wyłączeniu oświetlenia. Chwytak w kształcie haka potrafił podnieść i odłożyć gumowy pierścień. Oba przedmioty ważyły znacznie mniej niż mała spinacz biurowy.

Naukowcy liczą, że technologia posłuży do budowy bardziej autonomicznych robotów reagujących na otoczenie, na przykład w automatycznym sprzęcie rolniczym, w kontroli przepływu cieczy w układach lab-on-a-chip czy w robotyce podwodnej. Algi nie są modyfikowane genetycznie, więc nie pojawiają się obawy o bezpieczeństwo biologiczne typowe dla technologii opartych na mikroorganizmach.