Wynalezienie przekładni mniejszych od włosa, napędzanych światłem

Szwedzcy naukowcy stworzyli maleńkie przekładnie zasilane światłem laserowym, tak małe, że zmieściłyby się we włosach ludzkich.

Mikrosfery napędzane światłem mogą zrewolucjonizować medycynę – zdjęcie: Gan Wang

Naukowcy z Uniwersytetu w Göteborgu (Szwecja) z powodzeniem stworzyli mikroskopijne przekładnie napędzane światłem laserowym. To osiągnięcie otwiera możliwość stworzenia najmniejszych silników w historii, na tyle małych, że zmieszczą się w pasmie włosów, a nawet będą działać na skalę ludzkiej komórki.

W artykule opublikowanym w czasopiśmie Science News zespół poinformował, że zaprojektował koła zębate o średnicy zaledwie 0,016 mm, czyli mniejszej niż przeciętna średnica ludzkiego włosa.

Wcześniej miniaturyzacja kół zębatych była ograniczona do rozmiaru 0,1 mm, ponieważ nie dało się stworzyć napędów mechanicznych wystarczająco małych, aby mogły działać. Jednak naukowcy z Göteborga przełamali tę barierę, zastępując tradycyjne napędy… światłem laserowym.

Koła zębate wykonane są z krzemu, nadrukowywane bezpośrednio na mikroprocesor za pomocą technologii fotolitografii, a następnie pokrywane warstwą „metamateriałów optycznych” – nanostruktur, które mogą wychwytywać i kontrolować światło. Po naświetleniu laserem koła zębate zaczynają się obracać. Intensywność światła określa prędkość, a zmiana polaryzacji lasera pozwala na regulację kierunku obrotu.

Oznacza to, że naukowcy są coraz bliżej stworzenia „mikrosilników” działających na światło.

„Zbudowaliśmy układ przekładni, w którym koła zębate napędzane światłem mogą napędzać łańcuch kół zębatych. Mogą one również przekształcać ruch obrotowy w ruch translacyjny, tworzyć ruch okresowy lub sterować mikrozwierciadłami w celu załamania światła” – powiedział dr Gan Wang, główny autor badania.

Jego zdaniem zaletą tej metody jest możliwość bezpośredniej integracji maleńkich maszyn z chipem i sterowania nimi za pomocą samego światła, bez kontaktu fizycznego. Ułatwia to skalowanie do bardziej złożonych systemów mikromechanicznych.

„To zupełnie nowy sposób myślenia o mechanice w skali mikroskopowej. Zastępując nieporęczne połączenia światłem, pokonaliśmy barierę wielkości” – podkreślił.

Ponieważ koła zębate mogą mieć zaledwie 16-20 mikrometrów, czyli rozmiar wielu ludzkich komórek, potencjał zastosowań medycznych staje się niezwykle szeroki. Gan Wang wyobraża sobie, że te lekkie silniki będą działać jak maleńkie pompy w organizmie, pomagając regulować mikroprzepływy lub stając się mikroskopijnymi zaworami zdolnymi do precyzyjnego otwierania i zamykania.

Oprócz medycyny, technologia ta może być również stosowana w systemach „laboratoriów na chipie” do kontrolowania światła, manipulowania mikroskopijnymi cząsteczkami lub opracowywania urządzeń optycznych nowej generacji.

Powrót do tematu

MINH HAI

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