Lengan Robot Berbahan Alga Ini Bergerak Hanya dengan Cahaya

Telset.id – Tim peneliti di Delft University of Technology, Belanda, mengembangkan lengan robot lunak yang permukaannya ditumbuhi alga, dan lengan itu bergerak ketika mikroba tersebut berfotosintesis. Lengan robot ini menjadi salah satu contoh perkembangan soft actuator yang mampu menekuk seperti otot bisep dan memiliki kepekaan sentuhan halus layaknya tangan manusia.

Berbeda dengan robot logam dan kabel yang selama ini identik dengan kata “robot”, soft actuator mengubah energi—seperti listrik, panas, atau cahaya—menjadi gerakan mekanis. Salah satu variannya, yang disebut bioactuator, memanfaatkan fungsi sel hidup untuk menghasilkan gerakan. Lengan robot lunak dari Delft University of Technology ini menjadi perhatian karena tidak membutuhkan sumber energi eksternal selain cahaya dan tanpa komponen mekanis rumit.

Lengan robot mungil tersebut berukuran sekitar tiga perempat inci atau kurang lebih 1,9 sentimeter dan setebal kartu kredit. Lengan ini tersusun dari dua lapisan hidrogel tempat sel alga hidup. Salah satu lapisan bereaksi terhadap perubahan pH yang dimediasi oleh metabolisme alga. Ketika cahaya mengenai alga, mereka mulai berfotosintesis. Dengan menyerap karbon dioksida dan memfiksasi nitrogen dalam proses ini, alga membuat pH lokal menjadi lebih basa sehingga hidrogel yang responsif mengembang. Sebaliknya, saat gelap, alga melepaskan karbon dioksida melalui respirasi, pH kembali ke sisi asam, dan hidrogel menyusut. Perbedaan volume kedua lapisan hidrogel inilah yang mengendalikan pembengkokan lengan.

Menurut para peneliti, lapisan hidrogel responsif pH berubah signifikan seiring aktivitas alga. Dalam kondisi asam, misalnya antara pH 3 dan 7, lapisan tersebut sekitar 37 persen dari berat aslinya, tetapi beratnya menjadi empat kali lipat pada pH 11. Perubahan kimia ini dimulai cukup cepat, sekitar 20 detik setelah cahaya diberikan dan sekitar 10 detik setelah kondisi gelap, meskipun hidrogel butuh beberapa jam untuk membengkok secara signifikan.

Uji Coba Gripper hingga Potensi Aplikasi

Setelah proof of concept pertama, tim peneliti membangun beberapa perangkat alga lainnya. Salah satunya adalah gripper empat jari yang menutup saat terkena cahaya. Gripper ini berhasil menggenggam dan mengangkat bola logam berongga, lalu melepaskannya ketika cahaya dimatikan. Perangkat lain berupa gripper berbentuk kait yang bisa mengambil dan meletakkan cincin karet. Benda-benda tersebut sangat ringan, jauh lebih ringan dari klip kertas kecil, tetapi lengan robot mampu menggenggamnya dengan ketangkasan tinggi.

Marie-Eve Aubin-Tam, yang memimpin penelitian ini, menjelaskan bahwa timnya tidak memulai dengan aplikasi spesifik. “Tujuan kami selalu membawa riset material hidup ke level baru,” ujarnya dalam siaran pers. “Kami ingin mengeksplorasi apa yang menjadi mungkin ketika sel hidup diintegrasikan ke dalam material fungsional.”

Ia menambahkan bahwa mikroalga adalah organisme mirip tumbuhan yang sebagian besar mandiri. Kondisi ini, menurut Aubin-Tam, memberi aktuator potensi untuk beroperasi jangka panjang dengan input eksternal minimal. “Secara teori, tidak perlu banyak energi untuk menjalankan sistem berbasis teknologi ini,” katanya.

Keunggulan lain, aktivitas fotosintesis ini berdampak jauh lebih lokal dibandingkan soft robot responsif pH lain yang biasanya mengharuskan seluruh cairan di sekitarnya diubah. Sifat lokal tersebut membuat teknologi ini lebih cocok untuk aplikasi yang menuntut dampak lingkungan minimal. Karena alga tidak perlu dimodifikasi secara genetik, tidak ada kekhawatiran biosafety yang sering dikaitkan dengan teknologi berbasis mikroba. Organisme ini bahkan dapat menyerap karbon dioksida dari atmosfer sambil memperoleh energi dari sinar matahari.

Untuk jangka panjang, tim peneliti berharap teknologi ini berkontribusi pada pengembangan soft robot yang lebih otonom dan responsif terhadap lingkungan. Aplikasi yang dibayangkan mencakup peralatan pertanian otomatis, kontrol fluida pada perangkat lab-on-a-chip, atau bagian dari sistem robotika bawah air. Perkembangan riset material hidup semacam ini sejalan dengan tren inovasi teknologi yang juga menyentuh isu hukum dan industri, seperti yang terlihat dalam gugatan hak cipta AI yang melibatkan estate Elvis Presley terhadap Anthropic.

Meski demikian, lengan robot ini bukanlah perangkat tercepat. Perubahan kimia dimulai cepat, tetapi pembengkokan hidrogel yang signifikan memerlukan waktu beberapa jam. Penelitian ini menunjukkan bahwa integrasi sel hidup ke dalam material fungsional dapat menghasilkan gerakan tanpa motor, tanpa kabel, dan tanpa sumber energi selain cahaya.