Valon avulla liikuteltavat materiaalit kehittyvät Tampereen teknillisen yliopiston Smart Photonic Materials -tutkimusryhmän käsissä kovaa vauhtia.

Ryhmän tutkimus kärpäsloukun idealla toimivasta optisesta polymeerikourasta julkaistiin Nature Communications -lehdessä. Tutkimus avaa uusia mahdollisuuksia pehmeiden mikrorobottien kehityksessä.

Kärpäsloukku on lihansyöjäkasvi, joka nappaa pieniä hyönteisiä lehtiensä avulla.

TTY:n Smart Photonic Materials -tutkimusryhmän optinen polymeerikoura on tähän mennessä lähimmäksi samaa luonnon älyä pääsevä pehmorobotti. Se on ensimmäinen autonominen valo-ohjautuva laite, joka pystyy tunnistamaan esineitä.

"Kärpäsloukku-kasvi on avoinna ja odottaa, että hyönteinen laskeutuu sen kitaan", tutkimusryhmää johtava Arri Priimägi TTY:n kemian ja biotekniikan laboratoriosta kertoo.

"Se osaa erottaa, onko sen pinnalla pölyhiukkanen vai hyönteinen – vain hyönteinen saa kasvin sulkeutumaan. Samaan pyrimme omassa 'kärpäsloukussamme'”-


Juttu jatkuu mainoksen jälkeen

Kärpäsloukun matkimisen mahdollistavat nestekide-elastomeerit, joiden muotoa voidaan muuttaa valon avulla. Nyt julkaistussa tutkimuksessa esitelty optinen kärpäsloukku on alle sentin mittainen elastomeeriliuska. Se on kiinnitetty valokuituun, johon on kytketty sinistä valoa.  

Kun jokin elastomeerin alle osuvista kappaleista heijastaa valoa takaisin sopivalla tavalla, se napsauttaa kärpäsloukun tavoin itsensä kappaleen ympärille, maholistaen esimerkiksi kappaleiden hallitun siirtelyn paikasta toiseen. Nostovoimaa on monisatakertaisesti omaan painoon nähden.

”Tunnuslauseemme on ollut 'Let’s make it smart'. Selvitämme, miten elastomeeri osaisi liikkeen lisäksi esimerkiksi tunnistaa objekteja ja valita niistä oikean. Seuraavaksi haluamme opettaa kärpäsloukkumme tunnistamaan värejä."

Valolla ohjattavat elastomeerit ovat niin uudenlainen lähestymistapa robotiikkaan, että uutta ajateltavaa niin perustutkimuksen kuin sovellustenkin suhteen tulee jatkuvasti.

"Sovelluksia tällaiselle optiselle kärpäsloukulle saattaisi tulevaisuudessa olla vaikkapa tuotantolinjalla, josta se osaisi poimia vialliset tuotteet pois, mutta ensin pitää oppia tuntemaan laitteemme mahdollisuudet ja rajoitteet", Priimägi kertoo.

ERC-rahoituksella tehty tutkimus julkaistaan 23.5.2017 arvostetussa Nature Communications -julkaisussa. Se on avoin julkaisu, ja Smart Photonic Materials -ryhmän artikkeliin pääsee tutustumaan sen ilmestyttyä osoitteessa http://nature.com/articles/doi:10.1038/ncomms15546

Artikkeli on TTY:n tiedote lähes sellaisenaan, video on tutkimusryhmältä.