感知是機器人完成復(fù)雜作業(yè)的前提。微納機器人受到尺寸效應(yīng)的影響，其感知始終難以實現(xiàn)，一直是科學(xué)家不斷追求的目標。
 

　　近日，中國科學(xué)院沈陽自動化研究所科研人員運用光柵衍射原理，開發(fā)出了一種微型動態(tài)結(jié)構(gòu)色傳感器。該傳感器能夠被制作成微米尺度，從而在微環(huán)境下靈敏地響應(yīng)外部pH變化并展現(xiàn)出可視的顏色響應(yīng)，為微納機器人在體感知提供了新的路徑。
 

　　相關(guān)研究以Nanograting-Based Dynamic Structural Colors Using Heterogeneous Materials為題在Nano-Micro Letters(中國科學(xué)院1區(qū)期刊)發(fā)表。
 

動態(tài)結(jié)構(gòu)色傳感機制
 

微型加密器件的編碼打印
 

　　該微型動態(tài)結(jié)構(gòu)色傳感器技術(shù)的關(guān)鍵是使用了一種異質(zhì)材料的納米網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。科研人員通過雙光子聚合技術(shù)，將pH響應(yīng)水凝膠與IP-L光刻膠交織打印，構(gòu)建了2.5D的納米網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，它能夠在周圍環(huán)境的pH值變化時發(fā)生膨脹和收縮，從而改變納米光柵結(jié)構(gòu)的周期，實現(xiàn)顏色的變化。當水凝膠在溶脹狀態(tài)下，它可以延長縱向光柵的周期，從而在特定角度下產(chǎn)生可調(diào)諧的結(jié)構(gòu)顏色。
 

　　此外，針對微型無線傳感器的打印和編程，科研團隊開發(fā)了一種基于灰度設(shè)計的方法，通過調(diào)整光柵結(jié)構(gòu)的高度和周期來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)色圖案的編碼。該方法可以顯著提高結(jié)構(gòu)色的空間編碼能力，并實現(xiàn)動態(tài)結(jié)構(gòu)色圖案的精準打印。
 

　　該項技術(shù)可用于微型機器人和微流控芯片等微型設(shè)備，在生物醫(yī)學(xué)和信息通信等領(lǐng)域發(fā)揮作用。該研究得到了國家自然科學(xué)基金項目的支持。(機器人學(xué)研究室)