Ảnh chụp cận cảnh một "robot siêu nhỏ" chuyển động nhờ sóng âm, không cần động cơ - Ảnh: EPFL/MICROBS
Nghiên cứu của nhóm kỹ sư tại Viện Công nghệ Liên bang Lausanne (EPFL), Thụy Sĩ, được công bố trên tạp chí Science Advances, dựa trên cộng hưởng Helmholtz - hiện tượng được nhà vật lý Đức Hermann von Helmholtz nghiên cứu từ năm 1856.
Khi không khí bị giữ trong một khoang rỗng và được kích thích ở tần số phù hợp, nó cộng hưởng và tạo ra một luồng khí nhỏ. Nếu tăng áp suất, luồng khí này có thể tạo lực đẩy đủ để phục vụ máy móc.
Nhóm nghiên cứu nhận thấy việc thu nhỏ khoang cộng hưởng giúp tần số kích hoạt tăng lên vùng siêu âm - cao hơn khả năng nghe của con người. Sóng siêu âm cũng dễ tập trung và điều khiển hơn.
Nếu dùng thiết bị lớn để tạo cùng lực đẩy bằng âm thanh nghe được, cường độ âm có thể gây khó chịu hoặc ảnh hưởng đến sức khỏe.
Nhóm sử dụng kỹ thuật in 3D hai photon để chế tạo các cấu trúc rỗng theo những phương trình mô tả cộng hưởng Helmholtz.
Thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và mô phỏng máy tính xác nhận các cấu trúc tạo lực đẩy như dự đoán, theo trang LiveScience ngày 2-9.
Ở quy mô lớn hơn, nhóm chế tạo những chiếc thuyền dài khoảng 5cm, tích hợp nhiều bộ cộng hưởng, mỗi bộ được điều chỉnh ở một tần số và hướng khác nhau. Bằng cách thay đổi cao độ của loa, các nhà nghiên cứu có thể khiến thuyền rẽ trái, rẽ phải hoặc đi thẳng.
Ở quy mô chỉ khoảng 1mm, họ chế tạo các "robot siêu nhỏ" có khả năng tạo lực nâng theo hai cách. Một số đẩy không khí xuống như tên lửa, trong khi số khác làm quay các cánh nhỏ để bay theo nguyên lý tương tự trực thăng.
Theo nhóm, ưu điểm lớn của công nghệ là khả năng thu nhỏ. Động cơ khó giảm kích thước vô hạn vì cần nam châm, cuộn dây, trục và nhiều bộ phận khác. Trong khi đó, bộ cộng hưởng chỉ là những khoang rỗng được tạo hình nên về lý thuyết có thể tiếp tục thu nhỏ.
Nhóm cho rằng nguyên lý này còn có thể được dùng để xoay, thao tác vật thể nhỏ trong không trung mà không cần chạm vào chúng, hoặc chế tạo các bề mặt mềm có thể uốn và thay đổi hình dạng khi nhận đúng tần số.
Những ứng dụng như vậy có tiềm năng trong lĩnh vực y sinh, chẳng hạn thiết kế stent tim.
Nhóm nghiên cứu nhấn mạnh đây là nền tảng. Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào thiết kế ứng dụng, hệ thống điều khiển và khả năng định hướng cho các robot siêu nhỏ này.
