機(jī)器人輔助組裝可加快發(fā)現(xiàn)新技術(shù)和新材料

相關(guān)論文最近發(fā)表在《自然-納米技術(shù)》上。研究人員表示，這個(gè)過(guò)程是完全自動(dòng)化的，你可以對(duì)它進(jìn)行編程，然后走開(kāi)。以前，如果你想嘗試10種不同的材料排列組合，這一切都要靠手工完成，這需要幾周的勞動(dòng)，現(xiàn)在可以在一個(gè)小時(shí)內(nèi)完成。他們希望這能通過(guò)減少繁瑣的勞動(dòng)，在這一激動(dòng)人心的領(lǐng)域開(kāi)辟新的探索路線(xiàn)。

二維材料領(lǐng)域涉及堆疊每個(gè)只有幾個(gè)原子厚的薄片。當(dāng)層數(shù)如此之薄時(shí)，即使是普通材料也經(jīng)常產(chǎn)生令人驚訝的新行為。例如，當(dāng)兩層材料以一個(gè)"神奇"的角度垂直堆疊時(shí)，碳突然顯示出超導(dǎo)性，即無(wú)瑕疵導(dǎo)電的能力?？茖W(xué)家們對(duì)將不同種類(lèi)二維材料堆疊在一起特別感興趣，如果你能采取這些層，并在控制晶體方向的情況下將它們堆疊起來(lái)，你可以得到一些真正美麗的新物理學(xué)，因?yàn)閷又g的相互作用被修改了。

然而，發(fā)現(xiàn)過(guò)程是有限和緩慢的，因?yàn)榭茖W(xué)家們必須首先辛苦地組裝這些組合，并逐一進(jìn)行測(cè)試。芝加哥大學(xué)的科學(xué)家們著手解決這個(gè)問(wèn)題。在納米材料專(zhuān)家Jiwoong Park教授的領(lǐng)導(dǎo)下，該小組已經(jīng)發(fā)明了一種制造復(fù)雜的原子級(jí)薄片的方法，并將它們剝開(kāi)，堆疊在一起?，F(xiàn)在他們需要一種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程的自動(dòng)化。

他們想制造一種微小的裝配線(xiàn)，但制造過(guò)程的每個(gè)組成部分都有其自身的挑戰(zhàn)。首先，科學(xué)家們必須找出一種方法，將他們的板材精確地切割成他們想要的確切形狀，這很難在不打破或損壞板材的情況下干凈地完成。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，他們找到了一種技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)大面積的圖案，具有非常高的精度，并且不會(huì)污染材料。

下一個(gè)挑戰(zhàn)是制作一個(gè)能夠操縱這些極其脆弱的薄片的機(jī)器人，需要找到一種聚合物，它要足夠精確地拿起這些薄片，但也要能夠再次把它放下來(lái)，輕輕地放在準(zhǔn)確的位置。他們想出了一種由柔軟的聚合物制成的"手"，這種聚合物在受熱或紫外線(xiàn)照射時(shí)就會(huì)分解。一旦片材被準(zhǔn)確定位，手就會(huì)溶解，片材就會(huì)落到原位。

有了這個(gè)系統(tǒng)，科學(xué)家們現(xiàn)在可以對(duì)他們的裝配線(xiàn)進(jìn)行編程，使其制造出具有幾十個(gè)不同層次的材料結(jié)構(gòu)，并在幾分鐘內(nèi)回來(lái)，準(zhǔn)備測(cè)試成品樣品。該系統(tǒng)不僅非常精確，而且還提供了廣泛的定制選項(xiàng)，包括令人羨慕的以不同角度旋轉(zhuǎn)每個(gè)連續(xù)薄片的能力。