“微型火箭可以精确地穿越蜂窝景观”

托马斯·卢克( thomas mallouk )研究所的一项新研究表明，如何利用磁铁利用声波和板载泡沫马达驱动微型火箭，穿过细胞和粒子的3d风景。 这项研究是在宾夕法尼亚大学和圣地亚哥大学、深圳哈尔滨工业大学和宾夕法尼亚州立大学的研究者的协助下，这项研究最初在这里进行，并发表在《科学进展》上。

火箭起源的故事始于基本的科学问题。 科学家能以化学物质为燃料设计穿越人体的纳米级和微米级容器吗？ mallouk等人进行的15年研究表明，简单的答案是，但是，研究者在生物医学应用中采用这些容器时遇到了很大的障碍，因为作为过氧化氢等燃料使用的化学物质有毒。

一个偶然的发现使mallouk和他的小组集中于采用声波这种完全不同种类的燃料。 在试图通过声悬浮移动火箭时，这个过程一般是利用高频声波将粒子从显微镜载玻片上抬起，但该小组惊讶地发现超声波使机器人以极快的速度移动。 为了了解能否利用高频声波向微血管供电，mallouk和他的团队决定进一步研究这一现象。

该小组的最新论文详细介绍了长10微米、宽5微米(有灰尘那么大)的圆底杯子一样的微型火箭的设计。 圆形杯采用激光光刻技术进行3d打印，包括金外层、镍内层、聚合物。 铸造金后，用疏水性化学物质解决，就会形成气泡，被关在火箭室里。

在超声波存在的情况下，火箭内部的气泡在水-空气体界面被高频振动激励，将气泡变成车载电机。 然后可以使用外部磁场操纵火箭。 每个火箭都有自己的共振频率，这意味着一个队的每个成员都可以独立于其他成员运行。 小火箭也非常擅长，可以使用特殊的翅片在小楼梯上行走，在三维中自由游泳。

火箭弹最独特的功能之一是即使在拥挤的环境中也能以极高的精度移动其他粒子和细胞。 机器人容器可以将粒子向期望的方向挤出，也可以通过拉伸横梁以吸引力拉伸物体。 卢克说，他没有能力在更大范围内不干扰环境地移动物体，并补充说，大型船采用的牵引梁的方法在正确的运动方面并不是很好。 他补充说。 “在这个长度范围内，你可以进行很多控制。

在这个特定的大小中，火箭足够大，以不受布朗运动、纳米尺寸范围内的粒子所经历的随机、不规则运动的影响，但足够小，以能够在不干扰周围环境的情况下移动物体。 在这个特定的长度尺度上，我们正好是一个力量足以影响其他粒子的十字路口，mallouk说。

通过增加和减少声燃料的量，研究人员可以提供火箭，也可以控制微小船只的速度。 如果想慢一点，可以降低功率，但是如果真的想快一点，可以提高功率。 从事纳米和微电机项目的研究生杰夫·MCNEILL解释道。 。 这是非常有用的工具。

mallouk和他的实验室已经在探索一些可能的行业。 例如，用光驱动火箭的做法，或者制造更小、更快、更坚固的火箭等。 由于dan hammer、marc miskin、vijay kumar、james pikul、kathleen stebe等penn的工程师和机器人专家未来的合作，火箭在船上搭载了电脑芯片和传感器，

该小组认为，微型火箭具有从医学影像到纳米机器人等广泛的医学潜力，mallouk希望“拥有能够控制的机器人来完成体内任务，如提供药物、旋转根动脉、诊断探测等”

这项研究得到了美国国立科学基金会的dmr-1420620资助，资助了宾夕法尼亚州立大学纳米级科学中心。 该中心是材料研究科学和工程中心，支持纳米级材料行业的跨学科合作研究。

托马斯·洛克( thomas mallouk )是宾夕法尼亚大学艺术科学学院化学系能源研究的瓦格洛斯教授。

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