這種空中微晶片最終可以實現追蹤汙染和疾病的功能。
上圖：裝有線圈天線和紫外線感測器的微型飛行片。
就像會飛的植物種子慢慢地落向地面一樣，這些新發明的“微型飛行片”藉助風力實現了無動力控制飛行。
來自伊利諾伊州埃文斯頓西北大學的工程師們大量借鑑大自然的經驗，開發出了能夠被動飛行的微晶片。這種被稱為“microfliers（微型飛行片）”的微型裝置在下落時乘著微風，利用自旋轉的力量以緩慢而可控的方式下落。
這一過程類似於楓樹種子從楓樹上落下，這並非巧合。這個由工程師約翰·羅傑斯（John Rogers）領導的團隊研究了各種各樣的植物和樹木，以瞭解大自然在數百萬年的進化之後，是如何偶然發現了一些相當出色的發放種子的解決方案的。風吹種子傾向於使用四種不同策略中的一種：直升機式、飛旋式（或旋轉器）、滑翔機式和降落傘式。
上圖：一個自由落體的微飛片(右)與一個自由落體的三星果屬植物種子(左)比較。
進化，可能是許多種類的種子表現出的複雜空氣動力學特性的驅動力。這些生物結構被設計成以受控方式緩慢下降，因此它們可以在儘可能長的時間內與風的模式相互作用。這一功能透過純粹的被動空中機構，最大限度地提高了橫向分佈。
埃文斯頓西北大學的這個專案的目的，就是尋找一種有效的方法來分發功能性的微型化電子裝置，並可以實現批次分發。比如，從飛機或高層建築上投放成千上萬的微型飛行器，可以以獨特的方式來監測環境，檢測汙染、有毒物質洩漏和疾病傳播。經過改進的“microfliers（微型飛行片）”可以形成由數百或數千個節點組成的強大網際網路絡，或與外部裝置進行無線通訊，充當物聯網中的感測器。它的潛在應用實際上是無限的。
經過測試，研究人員發現直升機式種子和飛旋式種子效果最好，尤其是來自三星果屬植物的種子。這種開花藤蔓上帶翼葉片的種子會隨風旋轉，慢慢下降。該團隊建造了一堆不同的類似於三星果植物種子的微型飛行器，其中一種有三個翅膀，而不是通常的五個翅膀。微型飛行器的大小也各不相同，有大小像鵝卵石的版本，甚至有單個沙粒大小的版本（最小的版本有500微米寬）。
上圖：螞蟻和微型飛行片的大小比較。
計算機模擬顯示了空氣如何在各種裝置周圍流動，風洞展示了空氣動力學如何受到設計調整的影響，例如直徑、結構和機翼型別的變化。 測試表明，旋轉運動是關鍵，因為它可以穩定和減緩物體的下降速度，使其遠離下降位置。 緩慢下降也是有益的，因為它允許裝置在空中延長其監測任務。 令人印象深刻的是，該團隊表示他們提出的設計可以與大自然所提供的最好的東西相媲美，並且可能還會有所改進。
工程師約翰·羅傑斯表示：“我們認為我們戰勝了自然。至少從狹義上講，我們已經能夠建造出比你在植物或樹木上看到的同等種子更穩定、末端速度更慢的墜落結構。”
更重要的是，它們的一些微型飛行器比自然界中發現的小得多。
上圖：安裝在玻璃上的三種不同尺寸的微飛片。
羅傑斯補充道：“這很重要，因為裝置小型化代表了電子行業的主導發展軌跡，感測器、無線電、電池和其他元件可以以更小的尺寸製造。”
成功控制降落的另一個關鍵因素是重量。如果沒有一定的體積，微型飛行片就會被吹得失控，如果沒有較低的重心，它就不能旋轉。好訊息是，這些裝置以內建元件的形式存在重量，例如微晶片、太陽能電池（或電池）和天線。總的來說，這些附加元件將為微型飛行片提供大腦、電源和無線通訊。
這項研究提供了對這些工程系統的基礎性理解，並提出了一些需要在未來的研究中解決的問題。具體地說，未來的工作應該關注“風是如何影響飛行片的空氣動力學的”，因為研究人員在考慮各種環境因素的同時，仍然需要更詳細地研究風。更重要的是，研究結果集中在直升機式和飛旋式的散佈方法上，這使得降落傘和滑翔機型別的飛行器的設計留給了未來的研究，並提出了空間範圍、有效載荷等之間可能的權衡問題。
在測試中，該團隊展示了一個2英寸（5 釐米）的微型飛行片，能夠在它緩慢下降時監測空氣中的顆粒物。 該團隊設想未來的版本能夠使用 pH 感測器監測水質，並使用光電探測器監測陽光。 實際應用還包括跟蹤化學品或石油洩漏、不同高度的空氣汙染，甚至人類活動。
事實上，需要理清這項技術的倫理和法律後果，以避免潛在的濫用，例如秘密跟蹤人員。該團隊還認識到，微型飛行片本身可能最終成為一種垃圾或汙染物。 為此，他們正在研究可溶於水或隨時間自然降解的版本。 他們還希望使微型飛行器能夠主動飛行，這將更具挑戰性。
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