مستقبل التكنولوجيا تحت الماء: روبوتات قناديل البحر تفتح آفاقًا جديدة

كشف العلماء عن ابتكار رائد في مجال الروبوتات المصغرة، حيث تمكنوا من تطوير روبوتات على شكل قناديل البحر يمكن توجيهها عبر مسارات حواجز تحت الماء باستخدام الضوء فقط. هذا الابتكار المذهل قد يحدث ثورة في أنظمة توصيل الأدوية والتلاعب بالسوائل في أجهزة المختبر، وفقًا لموقع “إنترستينغ إنجينيرينغ”.

 

على عكس الروبوتات التقليدية، من الصعب تجهيز الروبوتات الناعمة المصغرة بمحركات وأجهزة استشعار على متنها للحركة والتحكم. والتحكم المستقل في الروبوتات المصغرة المتعددة أمر صعب حيث تتلقى جميع الروبوتات المغناطيسية نفس مدخلات التحكم في مجال خارجي واحد.

 

طور فريق بقيادة Mengmeng Sun في معهد ماكس بلانك للأنظمة الذكية في ألمانيا، روبوتات قناديل البحر من مكونين رئيسيين: قطرات السائل المغناطيسي وقشرة هلامية مائية. السوائل المغناطيسية هي مواد تتكون من جسيمات نانوية مغناطيسية معلقة في الزيت، وتسمح خصائصها الفريدة بالتلاعب بها بواسطة المغناطيس والضوء.

 

أكد الباحثون أن استراتيجية التشغيل لهذه الروبوتات ثنائية النمط، تدمج المجالات المغناطيسية والبصرية للتوجيه ثلاثي الأبعاد عن بعد وقابل للبرمجة لقطرات السائل المغناطيسي الفردية ومجموعات القطرات. السر وراء قدرة هذه الروبوتات على المناورة بشكل ملحوظ يكمن في رد فعلها الفريد للضوء. عند تعرضها للضوء، تسخن قطرات السائل المغناطيسي داخل قشرة الهيدروجيل، مما يتسبب في تمدد فقاعات صغيرة داخل القطرات، مما يزيد من الطفو الكلي للروبوت وتمكينه من الطفو إلى الأعلى.

 

لاختبار قدرات هذه الروبوتات الناعمة، بنى الباحثون مسار عوائق تحت الماء داخل خزان مياه. تضمن المسار منصات مختلفة موضوعة على ارتفاعات مختلفة، تحاكي التحديات الواقعية التي قد تواجهها هذه الروبوتات. تم توجيه روبوتات قنديل البحر عبر المسار، مما يدل على قدرتها على التنقل في بيئات معقدة تحت الماء.

 

قال الباحثون إن التحكم في القطرات أمر بالغ الأهمية في العديد من التطبيقات العملية، التي تمتد إلى المجالات الطبية الحيوية، والتفاعلات الكيميائية، والتنظيم الحراري، وحصاد المياه، والإلكترونيات. تقدم هذه النتائج استراتيجية فعالة للتلاعب بالقطرات، وتوسيع قدرات الروبوتات القائمة على القطرات في البحوث المستقبلية والتطبيقات الواسعة النطاق.

 

يتصور حامد مرفي، الباحث في جامعة ولاية أريزونا، مستقبلًا حيث يتم نشر أسراب من روبوتات قنديل البحر داخل جسم الإنسان. يمكن لهذه الروبوتات توصيل الأدوية بدقة غير مسبوقة، واستهداف أنسجة محددة، أو حتى إجراء عمليات جراحية طفيفة التوغل. يعزز استخدام غلاف الهيدروجيل قدراتها بشكل أكبر، حيث يمكن التحكم في كل من قطرة السائل المغناطيسي والهيدروجيل بشكل مستقل بواسطة الضوء، مما يسمح بحركات معقدة وتحكم دقيق.

 

رغم الإمكانيات الهائلة، لا تزال هناك عقبات كبيرة قبل أن تصبح هذه التطبيقات الطبية حقيقة واقعة. من بين المخاوف الرئيسية سلامة تناول السوائل المغناطيسية، وهناك حاجة إلى بحث مكثف لتحديد المخاطر المحتملة والآثار طويلة المدى لإدخال هذه المواد إلى جسم الإنسان. يعمل فريق البحث على معالجة هذه التحديات، مستكشفين مصادر ضوء بديلة، مثل الألياف الضوئية، التي يمكن استخدامها للتحكم في الروبوتات داخل الجسم. سيؤدي هذا إلى القضاء على الحاجة إلى الليزر الخارجي وجعل التكنولوجيا أكثر ملاءمة للتطبيقات الطبية.