מגזין הטכניון | קיץ 2018

14 מחקר ופיתוח ק בוצת מחקר משלוש פקולטות בטכניון פענחה את התצורה האופטימלית להנעת רובוטים זעירים השוחים בגוף האדם. את המחקר, , הוביל Science Robotics שהתפרסם בכתב העת פרופ’ אלכס לישנסקי מהפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון. קבוצות מחקר רבות ברחבי העולם עוסקות בעשור האחרון בפיתוח רובוטים זעירים - ננומטריים ומיקרומטריים - הנעים בסביבה נוזלית. זאת משום שרובוטים כאלה עשויים לתרום רבות לעולם הרפואה, למשל בהובלת תרופות. מקור ההשראה הראשוני לפיתוח של רובוטים זעירים הוא תנועתם של חיידקים, הנעים באמצעות שוטון ). סיבובו של השוטון בתוך הנוזל flagellum סלילי דק ( יוצר חיכוך המניע את החיידק. בהשראתו של מנגנון טבעי זה פיתחו חוקרים סלילים זעירים המונעים על ידי שדה מגנטי אחיד מסתובב. לשימוש בשדה מגנטי מסתובב להנעה של אובייקטים זעירים כמה יתרונות, ובהם עוצמת השדה הנמוכה הנדרשת לשם כך. מכיוון שייצורם של סלילים זעירים הוא תהליך מורכב, הוצע לאחרונה להשתמש בצברים אקראיים של ננו-חלקיקים מגנטיים בתור “שחיינים” זעירים. צברים אלה נוצרים בתהליך פשוט של ה). כעת, במחקר שהתפרסם ָ י ְ צ ַ ג ֶ ר ְ ג ַ התקבצות (א , מראים חוקרי הטכניון כי גישה Science Robotics ב- זו אינה מובילה לתוצאות האופטימליות. במסגרת המחקר פיתחו חוקרי הטכניון תאוריה המאפשרת לחשב מהירות תנועה אופטימלית של שחיינים מגנטיים כתלות בצורה ובמיגנוט. באמצעות התאוריה הם כימתו את המהירות המרבית האפשרית של צברים מגנטיים אקראיים וחישבו תצורות אופטימליות של “שחיינים” למנגנון הנעה זה. להפתעתם הם גילו שהסליל הדק שפותח בהשראת הטבע אינו המבנה האופטימלי, וכי הצורה האופטימלית מזכירה קשת עבה עם קצוות מפותלים. כמו כן, הם מצאו שהתצורות שגילו נעות במהירות גבוהה פי כמה ממהירותם של הצברים האקראיים שפותחו לפני כן. בקבוצת המחקר הטכניונית חברים חוקרים משלוש פקולטות: הפקולטה למתמטיקה, הפקולטה לפיזיקה והפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון. פרופ’ אלכס לישנסקי, שהוביל את המחקר, מעריך כי הממצאים יובילו לפיתוחם של מיקרו-רובוטים יעילים יותר. לדבריו, “ההנחה של רוב קבוצות המחקר העוסקות בתחום הייתה שמבנהו הסלילי של השחיין הזעיר שפותח בהשראת הטבע הוא המבנה האופטימלי. להפתעתנו גילינו שהצורה האופטימלית אינה סלילית, ולשמחתנו הצלחנו להציג תצורה יעילה יותר.” ), הקרן GIF המחקר נתמך על ידי קרן גרמניה-ישראל ( ) ומענק משותף (“קמע”) ISF הישראלית למדע ( של המשרד לקליטת עלייה והוועדה לתכנון ותקצוב במועצה להשכלה גבוהה. אופטימלית הנעה https://bit.ly/2Jdbvjd למאמר: מחקר בין-תחומי שנערך בשלוש פקולטות בטכניון מגלה את התצורה האופטימלית קונסטנטין מורוזוב יוני מירזאי פרופ’ אלכס לישנסקי