Оптические метаматериалы предоставляют возможность управлять шестеренками без физического контакта, что открывает новые горизонты в сфере микроустройств.
Ученые из Гетеборгского университета разработали уникальные шестеренки, толщина которых меньше человеческого волоса. Они функционируют исключительно на энергии света. Это изобретение имеет потенциал стать основой для создания самых миниатюрных двигателей, которые могут быть интегрированы прямо внутрь компьютерных микросхем, сообщает ScienceDaily.
От часов и машин до роботов и ветрогенераторов — шестеренки встречаются практически повсюду. Ученые уже на протяжении трех десятилетий пытаются делать их еще меньшими для разработки микродвигателей. На текущем этапе технологического развития минимальный размер остановился на отметке 0,1 мм, так как сложно было придумать подходящие приводы для дальнейшего уменьшения.
Шведские исследователи нашли решение, перейдя от традиционных механических методов к использованию лазерного света, который напрямую приводит шестеренки в движение. Они применили специально разработанные оптические метаматериалы, обладающие способностью захватывать и направлять свет на наноуровне. Для создания крошечных шестеренок используется стандартная фотолитография, позволяющая формировать структуры диаметром всего в десятки микрон. Под действием лазерного луча эти миниатюрные элементы начинают вращаться. Чем интенсивнее свет, тем быстрее вращается механизм, а изменение направления вращения достигается простой сменой поляризации излучения.
«Мы создали систему, в которой одна шестеренка, управляемая светом, запускает весь механизм. Эти шестеренки могут преобразовывать вращательное движение в поступательное, выполнять повторяющиеся задачи и управлять микроскопическими зеркалами для отклонения света», — поясняет главный автор исследования Гань Ван, ученый в области физики мягких сред в Гетеборгском университете.
Интеграция подобных устройств прямо в компьютерные чипы и управление ими с помощью света открывает невиданные ранее перспективы. Лазерный луч не требует физического контакта с механизмом, что позволяет точно регулировать скорость и направление вращения. Это создает возможности для разработки сложных микросистем с множеством функциональных компонентов. Диаметр созданных шестеренок может достигать всего 16–20 микрометров, что сопоставимо с размерами человеческих клеток. Разработчики полагают, что медицина станет одной из первых сфер, где эти миниатюрные моторы найдут свое применение.
Физики впервые смогли наблюдать, как магнитное ядро атома изменяет свой спин, что представляет собой важнейшее открытие для прогресса квантовых технологий — от сенсоров до симуляций на уровне отдельных атомов.
Фото: hi-tech.mail.ru