Uitvinding van tandwielen kleiner dan een haar, aangedreven door licht

Zweedse wetenschappers hebben minuscule tandwielen gecreëerd die werken op laserlicht. Ze zijn zo klein dat ze in een mensenhaar passen.

Licht-aangedreven micro-tandwielen kunnen de geneeskunde revolutioneren - Foto: Gan Wang

Onderzoekers van de Universiteit van Göteborg (Zweden) zijn erin geslaagd microscopisch kleine tandwielen te creëren die worden aangedreven door laserlicht. Deze prestatie opent de mogelijkheid om de allerkleinste motoren ooit te maken, klein genoeg om in een haar te passen en zelfs te functioneren op de schaal van een menselijke cel.

In een publicatie in Science News meldt het team dat ze tandwielen hebben ontworpen met een diameter van slechts 0,016 mm, kleiner dan de gemiddelde diameter van een menselijke haar.

Voorheen was de miniaturisatie van tandwielen beperkt tot een grootte van 0,1 mm, omdat het onmogelijk was om mechanische aandrijvingen klein genoeg te maken om te functioneren. Onderzoekers in Göteborg hebben deze barrière echter doorbroken door traditionele aandrijvingen te vervangen door... laserlicht.

De tandwielen zijn gemaakt van silicium, direct op de microchip geprint met behulp van fotolithografietechnologie en vervolgens bedekt met een laag "optische metamaterialen", nanostructuren die licht kunnen opvangen en sturen. Wanneer er een laser op schijnt, beginnen de tandwielen te draaien. De intensiteit van het licht bepaalt de snelheid, terwijl de polarisatie van de laser de draairichting kan aanpassen.

Dit betekent dat onderzoekers dichter bij de ontwikkeling van 'micromotoren' komen die op licht werken.

"We hebben een transmissiesysteem gebouwd waarin tandwielen met lichtaandrijving een ketting van tandwielen kunnen aandrijven. Ze kunnen ook roterende beweging omzetten in translatiebeweging, periodieke beweging creëren of microspiegels aansturen om licht te buigen", aldus Dr. Gan Wang, hoofdauteur van de studie.

Het voordeel van deze methode, zei hij, is dat het mogelijk is om kleine machines direct op de chip te integreren en ze te besturen met alleen licht, zonder fysiek contact. Dat maakt opschalen naar complexere micromechanische systemen eenvoudig.

"Dit is een compleet nieuwe manier van denken over mechanica op microscopisch niveau. Door omvangrijke gewrichten te vervangen door licht, hebben we de barrière van afmetingen overwonnen", benadrukte hij.

Omdat de tandwielen zo klein kunnen zijn als 16-20 micrometer, de grootte van veel menselijke cellen, worden de mogelijkheden voor medische toepassingen enorm groot. Gan Wang stelt zich voor dat deze lichtmachines als kleine pompjes in het lichaam fungeren en microstromen helpen reguleren, of microscopisch kleine kleppen worden die nauwkeurig kunnen openen en sluiten.

Naast medische toepassingen kan deze technologie ook worden toegepast in ‘lab-on-a-chip’-systemen, waarbij licht wordt bestuurd, microscopisch kleine deeltjes worden gemanipuleerd of optische apparaten van een nieuwe generatie worden ontwikkeld.

Terug naar het onderwerp

MINH HAI

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