由游动的绿藻推动的微型飞行器可以帮助生物和环境研究

研究人员创造了微小的、类似车辆的结构，这些结构可以被微小的藻类操纵。藻类被捕获在连接在微型机械上的篮子里，这些篮子经过精心设计，为它们提供了足够的空间继续游泳

创建了两种类型的车辆：像轮子一样旋转的“旋转器”和旨在向前移动但在测试中移动得更令人惊讶的“踏板车”。该团队正计划为他们的下一代汽车尝试不同的、更复杂的设计

在未来，这些微型藻类团队可以用于协助微观层面的环境工程和研究

东京大学信息科学与技术研究生院的学生Naoto Shimizu说：“我们受到启发，尝试利用莱茵衣藻，这是一种在世界各地发现的非常常见的藻类，因为它的快速和不受限制的游泳能力给我们留下了深刻印象。”

“我们现在已经证明，这些藻类可以在不损害其移动性的情况下被捕获，为推进可用于工程或研究目的的微型机械提供了一种新的选择。”

研究结果发表在《Small》杂志上

显微镜旋转器：不受抑制，藻类可以以每秒100微米以上的速度旋转。在捕集器中有四种藻类的情况下，旋转器以大约每秒20-40微米的平均速度移动。信贷：小型（2024年）。DOI:10.1002/smll.202402923

微机械是使用称为双光子立体光刻的3D打印技术创建的。这台打印机利用光线从塑料中创建微观结构。该团队在1微米的尺度上工作，相当于0.001毫米。根据研究人员的说法，最具挑战性的部分是优化篮形捕集器的设计，使其能够在藻类游入水中时有效地捕获和固定藻类。

捕集器连接在两个不同的微机械上。第一种被称为踏板车，有两个陷阱，每个陷阱里都有一种藻类，看起来有点像《星球大战》中的足类动物

第二个被称为旋转器，有四个陷阱，总共容纳四种藻类，类似于摩天轮。篮子的大小和形状使藻类的两个鞭毛（小的鞭状附属物）能够继续移动，推动机器前进

微型滑板车：滑板车不像预期的那样是简单的单向运动，而是动态转弯、旋转和一系列令人印象深刻的后空翻，这是极限运动运动员引以为豪的。信贷：小型（2024年）。DOI:10.1002/smll.202402923

“正如我们所希望的那样，旋转器显示出平稳的旋转运动。然而，我们对踏板车感到惊讶。我们认为它会朝一个方向移动，因为藻类也朝着同一个方向。相反，我们观察到了一系列不稳定的滚动和翻转运动，”首席作者、信息科学与技术研究生院项目研究助理小田春香解释道

“这促使我们进一步研究多种藻类的集体运动如何影响微机械的运动。”

根据研究人员的说法，这些微机械相对于由不同生物驱动的微机械的主要优势在于，机器和藻类都不需要任何化学改性。藻类也不需要外部结构来引导它们进入陷阱。这使得微机械能够有更大的运动自由度，并简化了过程

我们还不知道这些微型战车和它们的小马能存活多久并继续发挥作用。莱茵衣藻个体可以存活约两天，繁殖产生四种新藻类。实验进行了几个小时，在此期间，微机械保持了它们的形状。

接下来，该团队希望增强旋转器，使其旋转更快，并创造新的、更复杂的机械设计。该项目的负责人、IST的竹内昭二教授说：“这里开发的方法不仅有助于可视化藻类的个体运动，而且有助于开发一种工具，分析它们在受限条件下的协调运动。”

“这些方法有可能在未来发展成为一种技术，可用于水生环境中的环境监测，以及利用微生物（如水中的移动污染物或营养物质）进行物质运输。”