사람 머리카락 굵기 수준의 집게

(The optical pliers next to the mandibles of a Formica polyctena ant for comparison (composite scanning electron microscope (SEM) image with added colors). The two jaws (red) close when light is sent through the optical fibers (light blue) that have the diameter of 125 microns, comparable to the diameter of a human hair. (Source: UW Physics) Credit: UW Physics)

사물을 잡는 집게 (gripper)는 가장 단순한 도구 중 하나입니다. 자연계는 물론 로봇을 포함해 사람이 사용하는 도구 가운데 많은 기기가 집게를 사용합니다. 하지만 대개 근육으로 되어 있는 자연계의 집게에 비해 인간이 사용하는, 공기/유압/수압 펌프나 전동식 모터는 구조가 복잡해 소형화하는데 한계가 있습니다. 그만큼 힘이 세기는 하지만, 초미세 집게를 만들기는 어렵다는 이야기입니다.

폴란드 바르샤바 대학 및 크라코우 AGH 과학 기술 대학 (University of Warsaw, AGH University of Science and Technology in Cracow)의 과학자들은 액체 결정 탄성중합체 기술 (liquid crystal elastomer technology)을 이용해 지름 125 마이크로미터의 광섬유 위에 사물을 잡을 수 있는 집게를 만들었습니다. 대략 사람 머리카락 굵기의 섬유 끝에 집게를 만든 셈인데, 개미와 크기를 비교하면 얼마나 작은지 알 수 있습니다.

액체 결정화 탄성중합체 Liquid Crystalline Elastomers (LCEs)는 특정 파장의 빛을 받으면 형태가 변하는 특징을 지니고 있습니다. 따라서 복잡한 구조 없이도 사물을 집을 수 있는 집게를 만들 수 있습니다. 연구팀은 자외선을 이용해 탄성중합체를 광섬유 끝에서 자라게 할 수 있는 기술을 만들었습니다. 이를 응용하면 여러 가지 형태의 마이크로 기구를 개발할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

일반 보기에는 놀라운데 과연 실용적인 초미세 집게나 도구가 나올 수 있을지 궁금합니다.

참고

Michał Zmyślony et al, Optical Pliers: Micrometer‐Scale, Light‐Driven Tools Grown on Optical Fibers, Advanced Materials (2020). DOI: 10.1002/adma.202002779

https://phys.org/news/2020-07-smallest-micro-gripper-grown-optical-fibers.html

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