Hajszálnál kisebb, fénnyel működő fogaskerekek feltalálása

Svéd tudósok apró, lézerfénnyel működő fogaskerekeket fejlesztettek ki, amelyek olyan kicsik, hogy elférnének egy emberi hajszálban.

Fénnyel hajtott mikrofogaskerekek forradalmasíthatják az orvostudományt - Fotó: Gan Wang

A Göteborgi Egyetem (Svédország) kutatói sikeresen létrehoztak lézerfénnyel működő mikroszkopikus fogaskerekeket. Ez az eredmény megnyitja a lehetőséget a valaha volt legkisebb motorok létrehozására, amelyek elég kicsik ahhoz, hogy elférjenek egy hajszálban, sőt, akár egy emberi sejt méretében is működnek.

A Science News folyóiratban megjelent publikációban a csapat azt állította, hogy olyan fogaskerekeket terveztek, amelyek átmérője mindössze 0,016 mm, ami kisebb, mint egy átlagos emberi hajszál átmérője.

Korábban a fogaskerekek miniatürizálása 0,1 mm-es méretre korlátozódott, mivel lehetetlen volt a mechanikus meghajtókat elég kicsire gyártani a működéshez. A göteborgi kutatók azonban áttörték ezt a korlátot azzal, hogy a hagyományos meghajtókat… lézerfénnyel helyettesítették.

A fogaskerekek szilíciumból készülnek, fotolitográfiai technológiával közvetlenül a mikrochipre nyomtatják őket, majd „optikai metaanyagok” rétegével vonják be őket, azaz olyan nanoszerkezetekkel, amelyek képesek befogni és szabályozni a fényt. Amikor lézerrel világítják meg őket, a fogaskerekek forogni kezdenek. A fény intenzitása határozza meg a sebességet, míg a lézer polarizációjának változtatásával a forgásirány állítható.

Ez azt jelenti, hogy a kutatók közelebb kerülnek a fénnyel működő „mikromotorok” létrehozásához.

„Építettünk egy olyan erőátviteli rendszert, amelyben a fényenergiával működő fogaskerekek képesek meghajtani egy fogaskerékláncot. A forgó mozgást transzlációs mozgássá is alakíthatják, periodikus mozgást hozhatnak létre, vagy mikrotükröket vezérelhetnek a fény hajlítására” – mondta Dr. Gan Wang, a tanulmány vezető szerzője.

Ennek a módszernek az az előnye – mondta –, hogy apró gépeket lehet közvetlenül a chipre integrálni, és azokat fizikai érintkezés nélkül, kizárólag fénnyel vezérelni. Ez megkönnyíti a bonyolultabb mikromechanikai rendszerekké való skálázást.

„Ez egy teljesen új gondolkodásmód a mechanikáról mikroszkopikus szinten. Azzal, hogy a terjedelmes illesztéseket fénnyel helyettesítettük, leküzdöttük a méretbeli korlátokat” – hangsúlyozta.

Mivel a fogaskerekek akár 16-20 mikrométer méretűek is lehetnek, ami sok emberi sejt méretével egyezik meg, az orvosi alkalmazások lehetősége rendkívül széleskörűvé válik. Gan Wang elképzelése szerint ezek a fénymotorok apró szivattyúkként működnek a testben, segítenek szabályozni a mikroáramlásokat, vagy mikroszkopikus szelepekké válnak, amelyek képesek pontosan nyitni és zárni.

Az orvostudományon kívül ez a technológia „lab-on-a-chip” rendszerekben is alkalmazható, fényvezérlésre, mikroszkopikus részecskék manipulálására vagy új generációs optikai eszközök fejlesztésére.

Vissza a témához

MINH HAI

Forrás: https://tuoitre.vn/phat-minh-banh-rang-nho-hon-soi-toc-chay-bang-anh-sang-20250921235938555.htm