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Une petite batterie alimente le robot (Photo : Michael Strano) |
Une pile zinc-air capte l'oxygène du milieu ambiant et oxyde une infime quantité de zinc, une réaction pouvant générer 1 volt. Cette énergie peut ensuite alimenter un capteur ou un petit bras robotisé capable de soulever et de déposer un objet, comme de l'insuline, directement dans les cellules d'un diabétique.
Bien que des robots microscopiques soient proposés depuis longtemps pour délivrer des médicaments à des endroits spécifiques du corps, leur alimentation reste un problème difficile.
De nombreux modèles actuels fonctionnent à l'énergie solaire, ce qui signifie qu'ils doivent être exposés au soleil ou contrôlés par laser. Cependant, aucun de ces dispositifs ne peut pénétrer profondément dans le corps, car ils doivent toujours être reliés à une source lumineuse.
« Si vous voulez qu’un microrobot puisse accéder à des espaces inaccessibles aux humains, il doit disposer d’un niveau d’autonomie plus élevé », a déclaré Michael Strano, auteur principal de l’étude et ingénieur chimiste au MIT.
La batterie mesure 0,01 millimètre.
C'est l'une des plus petites batteries jamais inventées. En 2022, des chercheurs allemands ont décrit une batterie millimétrique pouvant tenir sur une puce électronique. La batterie de Strano et de son équipe est environ dix fois plus petite, mesurant seulement 0,1 millimètre de long et 0,002 millimètre d'épaisseur. (L'épaisseur moyenne d'un cheveu humain est d'environ 0,1 millimètre.)
La batterie est composée de deux composants : une électrode de zinc et une électrode de platine. Elles sont noyées dans un polymère appelé SU-8. Lorsque le zinc réagit avec l'oxygène de l'air, une réaction d'oxydation se produit et libère des électrons. Ces électrons se dirigent vers l'électrode de platine.
Les batteries sont fabriquées grâce à un procédé appelé photolithographie, qui utilise des matériaux photosensibles pour transférer des motifs de l'ordre du nanomètre sur des plaquettes de silicium. Cette méthode est couramment utilisée pour la fabrication de semi-conducteurs. Elle permet d'« imprimer » rapidement 10 000 batteries sur chaque plaquette de silicium, rapportent Strano et ses collègues dans la revue Science Robotics.
Dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont utilisé un fil pour connecter ces minuscules batteries à des microrobots également développés par le laboratoire de Strano. Ils ont testé la capacité de la batterie à alimenter un memristor.
Ils ont également utilisé une batterie ultra-fine pour alimenter un circuit d'horloge permettant au robot de suivre le temps, ainsi que deux capteurs nanométriques, l'un en nanotubes de carbone, l'autre en bisulfure de molybdène. Ces microcapteurs pourraient être installés dans des tuyaux ou d'autres endroits difficiles d'accès, ont indiqué les chercheurs.
L'équipe a également utilisé des batteries pour actionner le bras d'un des microrobots. Ces minuscules actionneurs pourraient permettre aux robots médicaux d'agir à l'intérieur du corps pour administrer des médicaments à un moment ou un endroit précis.
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