Крошечные «шагающие» кристаллы могут стать основой «кристаллической» робототехники

Исследователи из университета Васеды (Waseda University), Япония, продемонстрировали, что крошечные, размером в несколько микрометров, кристаллы могут перемещаться различными способами. В зависимости от формы самого кристалла, они могут вращаться, изгибаться, скручиваться и даже подскакивать. И совсем не тяжело догадаться, что подобные кристаллы могут стать в будущем основой двигательных систем не менее крошечных кристаллических роботов, предназначенных для выполнения различных заданий.

В своей работе японские ученые занимались исследованиями ассиметричных кристаллов, изготовленных преимущественно их хирального азобензола. Изменение температуры окружающей среды в пределах от 120 до 160 градусов Цельсия на протяжении двух минут вызывает существенные изменения формы этих кристаллов.

Циклические изменения температуры вызывают обратимые изменения их формы, которые достаточно просто преобразуются в механическое движение. В зависимости от начальной формы кристаллов эти кристаллы могут совершать различные виды движений. К примеру, кристаллы, имеющие один характерный изгиб, могут извиваться, словно змеи, а кристаллы с другой формой изгиба могут даже подпрыгивать, накапливая энергию, словно пружина.

Некоторые кристаллы под воздействием температурных изменений могут катиться с достаточно большой скоростью, которая составляет 16 миллиметров в секунду, что в 20 тысяч раз скорости перемещения «шагающих» кристаллов, которые способны «разгоняться» только до 3 миллиметров в час.

Помимо формы самого шагающего кристалла способ его передвижения может быть задан изменениями его толщины. А кристаллы, которые совершают вращательные движения, имеют неоднородную ширину. Но во всех случаях основой совершаемых кристаллами движений является фазовый переход при достижении критической точки, а асимметрия структуры самого кристалла только усиливает этот эффект.

И в заключение следует отметить, что кристаллы, реагирующие на изменения окружающей среды, могут стать не только основой нового направления робототехники — кристаллической робототехники. На базе таких кристаллов могут быть созданы различные датчики, микромеханические переключатели и большое множество других полезных вещей.