Исследователи разрабатывают микромоторы, которые меньше волоса человека: какова их цель

Ученые разработали микроскопические шестеренки, которые приводятся в движение светом. Это достижение станет основой для создания самых крошечных моторов на чипе в истории.Одна из этих шестеренок содержит оптический метаматериал, который реагирует на лазерный луч и приводит ее в движение. Все шестеренки изготовлены из кремния непосредственно на кристалле. Диаметр каждой шестеренки составляет около 0,016 ммИсточник: sciencedaily.com

Шестеренки встречаются повсюду — от часов и автомобилей до роботов и ветряных турбин. На протяжении более 30 лет исследователи старались создавать всё более миниатюрные шестеренки для разработки микродвигателей. Тем не менее, прогресс остановился на отметке 0,1 миллиметра, так как изготовить приводные механизмы меньшего размера оказалось крайне сложно.

Группа специалистов из Гетеборга преодолела этот предел, отказавшись от традиционных механических приводов и применив лазерный свет, который непосредственно приводит шестеренки в движение.

В новом исследовании ученые продемонстрировали, что микроскопические устройства могут быть активированы с помощью оптических метаматериалов — небольших структурированных материалов, способных поглощать и управлять светом на наноуровне. Шестеренки, использующие оптический метаматериал, изготавливаются из кремния с помощью традиционной литографии, непосредственно на микрочипе. Их диаметр составляет всего несколько десятков микрометров.

Направляя лазер на метаматериал, исследователи заставляют шестеренку вращаться. Интенсивность лазерного света контролирует скорость вращения, а изменение его поляризации позволяет менять направление вращения шестеренки.

«Мы создали зубчатую передачу, в которой шестеренка, управляемая светом, приводит в движение всю цепь. Шестеренки также могут преобразовывать вращение в линейное движение, выполнять периодические движения и управлять микроскопическими зеркалами для отклонения света», — отмечает соавтор исследования Ган Ван, специалист по физике мягких материалов в Гетеборгском университете.

Возможность интеграции таких устройств непосредственно на чип и управления ими с помощью света открывает совершенно новые горизонты. Поскольку лазерный свет не требует физического контакта с устройством и легко управляется, микромотор можно масштабировать до сложных микросистем.

Это принципиально новый подход к механике в микромасштабе. Заменив громоздкие соединения светом, мы наконец можем преодолеть барьер 

Фото: hi-tech.mail.ru